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KR102770945B1 - Protects vacuum pumps from deposition byproduct buildup - Google Patents

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KR102770945B1
KR102770945B1 KR1020217012544A KR20217012544A KR102770945B1 KR 102770945 B1 KR102770945 B1 KR 102770945B1 KR 1020217012544 A KR1020217012544 A KR 1020217012544A KR 20217012544 A KR20217012544 A KR 20217012544A KR 102770945 B1 KR102770945 B1 KR 102770945B1
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deposition
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processing chamber
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Korean (ko)
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존 스티븐 드류어리
톰 에이. 캄프
하오꽌 얀
하오„œ 얀
존 에드워드 도허티
알리 수시토 탄
밍-쿠에이 쩡
브루스 프리맨
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

플라즈마 에칭 챔버와 같은 프로세싱 챔버가 증착 및 에칭 동작들을 수행할 수 있고, 증착 및 에칭 동작들의 부산물들이 프로세싱 챔버에 유체로 커플링된 진공 펌프 시스템에 축적될 수 있다. 진공 펌프 시스템이 에칭 가스들이 러핑 펌프로 방향 전환될 수 있고 증착 전구체들이 또 다른 러핑 펌프로 방향 전환될 수 있도록 복수의 러핑 펌프들을 가질 수도 있다. 방향 전환 라인이 별도의 러핑 펌프를 통해 사용되지 않은 증착 전구체들을 라우팅할 수도 있다. 진공 펌프 시스템의 1 차 펌프의 유출구에서 하나 이상의 가스 배출기들 또는 벤츄리 펌프들을 통합함으로써 증착 부산물들이 형성되는 것이 방지될 수 있다. 특정한 세정 화학 물질들을 사용하는, 웨이퍼리스 (waferless) 자동화된 세정 동작들과 같은 세정 동작들은 에칭 동작들 전 또는 후에 증착 부산물들을 제거할 수도 있다. A processing chamber, such as a plasma etch chamber, may perform deposition and etch operations, and byproducts of the deposition and etch operations may accumulate in a vacuum pump system fluidly coupled to the processing chamber. The vacuum pump system may have a plurality of roughing pumps such that etching gases may be diverted to a roughing pump and deposition precursors may be diverted to another roughing pump. A diversion line may route unused deposition precursors through a separate roughing pump. The formation of deposition byproducts may be prevented by incorporating one or more gas exhausters or venturi pumps at the outlet of a primary pump of the vacuum pump system. Cleaning operations, such as waferless automated cleaning operations using specific cleaning chemistries, may remove deposition byproducts before or after the etching operations.

Description

증착 부산물 빌드업 (buildup) 으로부터 진공 펌프 보호Protects vacuum pumps from deposition byproduct buildup

참조로서 인용Cited for reference

PCT 신청 양식이 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출되었다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 우선권 또는 이익을 주장하는 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 인용되었다. A PCT application form has been filed concurrently with this application as part of this application. Each application claiming priority or benefit as identified in the concurrently filed PCT application form is hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes.

진공 펌프들은 프로세싱 챔버 내에 청정 (clean) 및/또는 저압 분위기를 제공하기 위해 반도체 프로세싱 장비에서 널리 사용된다. 이러한 진공 펌프들은 부산물들 및 사용되지 않은 에칭 전구체와 증착 전구체를 제거하기 위해 프로세싱 챔버에 유체로 연결될 수도 있다. 일부 진공 펌프들은 시간이 흐름에 따라 진공 펌프들을 부식시킬 수 있고 그렇지 않으면 열화시킬 수 있는 에칭 전구체와 증착 전구체의 혼합으로부터 부산물들의 바람직하지 않은 빌드업 (buildup) 에 취약할 수도 있다. Vacuum pumps are widely used in semiconductor processing equipment to provide a clean and/or low-pressure atmosphere within a processing chamber. These vacuum pumps may be fluidly connected to the processing chamber to remove byproducts and unused etching and deposition precursors. Some vacuum pumps may be susceptible to undesirable buildup of byproducts from the mixing of etching and deposition precursors, which can corrode and otherwise deteriorate the vacuum pumps over time.

본 명세서에 제공된 배경기술은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적들이다. 이 배경기술에 기술되는 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술 (description) 의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다. The background art provided in this specification is for the purpose of generally presenting the context of the present disclosure. The work of the inventors named in this specification to the extent described in this background art, as well as aspects of the present technology (description) that may not otherwise be recognized as prior art at the time of filing, are not expressly or implicitly admitted as prior art to the present disclosure.

프로세싱 챔버, 프로세싱 챔버 내로 하나 이상의 에칭 가스들을 도입하도록 구성된 에칭 가스 전달 시스템, 프로세싱 챔버 내로 하나 이상의 증착 전구체들을 도입하도록 구성된 증착 전구체 전달 시스템, 및 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 진공 펌프 시스템을 포함하는 장치가 본 명세서에 제공된다. 진공 펌프 시스템은 제 1 러핑 펌프 (roughing pump), 제 2 러핑 펌프, 및 제 1 러핑 펌프 및 제 2 러핑 펌프 중 하나 또는 모두와 유체로 연통하는 터보분자 (turbomolecular) 펌프를 포함한다. Provided herein is an apparatus comprising a processing chamber, an etching gas delivery system configured to introduce one or more etching gases into the processing chamber, a deposition precursor delivery system configured to introduce one or more deposition precursors into the processing chamber, and a vacuum pump system in fluid communication with the processing chamber. The vacuum pump system comprises a first roughing pump, a second roughing pump, and a turbomolecular pump in fluid communication with one or both of the first roughing pump and the second roughing pump.

일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템은 제 1 러핑 펌프를 통해 하나 이상의 에칭 가스들을 지향시키고 제 2 러핑 펌프를 통해 하나 이상의 증착 전구체들을 지향시키도록 구성된다. 일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템은 프로세싱 챔버와 유체로 연통하고 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 전구체들을 수용하도록 구성된 포어라인 (foreline), 및 포어라인에 커플링되고 제 1 위치에서 제 1 러핑 펌프를 통해 하나 이상의 에칭 가스들을 지향시키도록 구성되고 제 2 위치에서 제 2 러핑 펌프를 통해 하나 이상의 증착 전구체들을 지향시키도록 구성된 밸브를 더 포함한다. 일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템은 증착 전구체 전달 시스템과 유체로 연통하는 방향 전환 (divert) 라인을 더 포함하고, 방향 전환 라인은 증착 전구체 전달 시스템으로부터 제 2 러핑 펌프를 통해 증착 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 방향 전환하도록 구성된다. 일부 구현 예들에서, 하나 이상의 에칭 가스들은 브롬화수소 (HBr) 를 포함하고 하나 이상의 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함한다. In some implementations, the vacuum pump system is configured to direct one or more etching gases through the first roughing pump and to direct one or more deposition precursors through the second roughing pump. In some implementations, the vacuum pump system further comprises a foreline in fluid communication with the processing chamber and configured to receive the one or more etching gases and the one or more deposition precursors from the processing chamber, and a valve coupled to the foreline and configured to direct the one or more etching gases through the first roughing pump at a first location and to direct the one or more deposition precursors through the second roughing pump at a second location. In some implementations, the vacuum pump system further comprises a divert line in fluid communication with the deposition precursor delivery system, the divert line being configured to divert deposition precursors that are not used in the deposition cycle from the deposition precursor delivery system through the second roughing pump. In some implementations, one or more of the etching gases comprises hydrogen bromide (HBr) and one or more of the deposition precursors comprises an amino-silane precursor.

본 개시의 또 다른 양태는 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 전구체들을 배기하기 위한 진공 펌프 시스템을 수반한다. 진공 펌프 시스템은 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 에칭 가스들을 수용하기 위한 제 1 러핑 펌프, 및 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 증착 전구체들을 수용하기 위한 제 2 러핑 펌프를 포함하고, 제 1 러핑 펌프 및 제 2 러핑 펌프 중 하나 또는 모두는 터보분자 펌프와 유체로 연통하도록 구성된다. Another aspect of the present disclosure involves a vacuum pump system for evacuating one or more etching gases and one or more deposition precursors from a processing chamber. The vacuum pump system includes a first roughing pump for receiving the one or more etching gases from the processing chamber, and a second roughing pump for receiving the one or more deposition precursors from the processing chamber, wherein one or both of the first roughing pump and the second roughing pump are configured to be in fluid communication with a turbomolecular pump.

일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템은 프로세싱 챔버와 유체로 연통하고 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 전구체들을 수용하도록 구성된 포어라인, 및 포어라인에 커플링되고 제 1 위치에서 제 1 러핑 펌프를 통해 하나 이상의 에칭 가스들을 지향시키도록 구성되고 제 2 위치에서 제 2 러핑 펌프를 통해 하나 이상의 증착 전구체들을 지향시키도록 구성된 밸브를 더 포함한다. In some implementations, the vacuum pump system further includes a foreline in fluid communication with the processing chamber and configured to receive one or more etching gases and one or more deposition precursors from the processing chamber, and a valve coupled to the foreline and configured to direct the one or more etching gases through a first roughing pump at a first location and configured to direct the one or more deposition precursors through a second roughing pump at a second location.

본 개시의 또 다른 양태는 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 전구체들을 배기하기 위한 진공 펌프 시스템을 수반한다. 진공 펌프 시스템은 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 전구체들을 수용하기 위한 제 1 러핑 펌프, 및 증착 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 수용하기 위한 제 2 러핑 펌프를 포함하고, 제 1 러핑 펌프 및 제 2 러핑 펌프 중 하나 또는 모두는 터보분자 펌프와 유체로 연통하도록 구성된다. Another aspect of the present disclosure involves a vacuum pump system for evacuating one or more etching gases and one or more deposition precursors from a processing chamber. The vacuum pump system includes a first roughing pump for receiving the one or more etching gases and one or more deposition precursors from the processing chamber, and a second roughing pump for receiving deposition precursors that are not used in a deposition cycle, wherein one or both of the first roughing pump and the second roughing pump are configured to be in fluid communication with a turbomolecular pump.

일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템은 제 1 러핑 펌프를 통해 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 전구체들을 지향시키고, 제 2 러핑 펌프를 통해 증착 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 지향시키도록 구성된다. 일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템은 증착 전구체 전달 시스템과 유체로 연통하는 방향 전환 라인을 더 포함하고, 방향 전환 라인은 증착 전구체 전달 시스템으로부터 제 2 러핑 펌프를 통해 증착 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 방향 전환하도록 구성된다. 일부 구현 예들에서, 하나 이상의 에칭 가스들은 브롬화수소 (HBr) 를 포함하고 하나 이상의 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함한다. In some implementations, the vacuum pump system is configured to direct one or more etching gases and one or more deposition precursors through the first roughing pump and to direct deposition precursors that are not used in the deposition cycle through the second roughing pump. In some implementations, the vacuum pump system further includes a diversion line in fluid communication with the deposition precursor delivery system, the diversion line being configured to divert deposition precursors that are not used in the deposition cycle from the deposition precursor delivery system through the second roughing pump. In some implementations, the one or more etching gases comprise hydrogen bromide (HBr) and the one or more deposition precursors comprise an amino-silane precursor.

본 개시의 또 다른 양태는 진공 펌프 시스템을 세정하는 방법을 수반한다. 방법은 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼 상에서 하나 이상의 증착 동작들을 수행하는 단계, 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼 상에서 하나 이상의 에칭 동작들을 수행하는 단계, 및 진공 펌프 시스템을 통해 흐르는 반응성 가스들을 사용하여 세정 동작을 수행하는 단계를 포함하고, 세정 동작은 하나 이상의 에칭 동작들 전 또는 후에 수행되고, 진공 펌프 시스템은 프로세싱 챔버와 유체로 연통한다. Another aspect of the present disclosure involves a method of cleaning a vacuum pump system. The method comprises performing one or more deposition operations on a wafer within a processing chamber, performing one or more etching operations on the wafer within the processing chamber, and performing a cleaning operation using reactive gases flowing through a vacuum pump system, wherein the cleaning operation is performed before or after the one or more etching operations, and wherein the vacuum pump system is in fluid communication with the processing chamber.

일부 구현 예들에서, 세정 동작을 수행하는 단계는 증착 동작과 에칭 동작 사이에 발생한다. 일부 구현 예들에서, 하나 이상의 증착 동작들을 수행하는 단계, 하나 이상의 에칭 동작들을 수행하는 단계, 및 세정 동작을 수행하는 단계는 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼를 사용하여 발생한다. 일부 구현 예들에서, 세정 동작을 수행하는 단계는 프로세싱 챔버 내에서 웨이퍼 없이 발생한다. 일부 구현 예들에서, 반응성 가스들은 삼불화질소 (NF3), 육불화황 (SF6), 사불화탄소 (CF4), 삼불화염소 (ClF3), 염소 (Cl2), 산소 (O2), 오존 (O3), 또는 이들의 조합들을 포함한다. 일부 구현 예들에서, 반응성 가스들은 오존을 포함한다. 일부 구현 예들에서, 방법은 플라즈마 반응에 의해 프로세싱 챔버 내에서 반응성 가스들을 인-시츄로 (in-situ) 생성하는 단계를 더 포함한다. 일부 구현 예들에서, 방법은 포어라인에 위치된 플라즈마 소스에 의해 반응성 가스들을 생성하는 단계를 더 포함하고, 포어라인은 진공 펌프 시스템과 프로세싱 챔버 사이의 상호 연결을 제공한다. 일부 구현 예들에서, 방법은 포어라인 외부에 위치된 리모트 플라즈마 소스에 의해 반응성 가스들을 생성하는 단계를 더 포함하고, 포어라인은 진공 펌프 시스템과 프로세싱 챔버 사이의 상호 연결을 제공한다. In some implementations, the step of performing the cleaning operation occurs between the deposition operation and the etching operation. In some implementations, the steps of performing the one or more deposition operations, performing the one or more etching operations, and performing the cleaning operation occur using a wafer within the processing chamber. In some implementations, the step of performing the cleaning operation occurs without a wafer within the processing chamber. In some implementations, the reactive gases include nitrogen trifluoride (NF 3 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), chlorine trifluoride (ClF 3 ), chlorine (Cl 2 ), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), or combinations thereof. In some implementations, the reactive gases include ozone. In some implementations, the method further comprises generating the reactive gases in-situ within the processing chamber by a plasma reaction. In some implementations, the method further comprises generating the reactive gases by a plasma source positioned in a foreline, the foreline providing an interconnection between a vacuum pump system and the processing chamber. In some implementation examples, the method further comprises generating reactive gases by a remote plasma source positioned outside the foreline, the foreline providing an interconnection between the vacuum pump system and the processing chamber.

본 개시의 또 다른 양태는 프로세싱 챔버로부터 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 가스들을 배기하기 위한 진공 펌프 시스템을 수반한다. 진공 펌프 시스템은 증착 전구체들 및 에칭 가스들이 프로세싱 챔버로부터 배기되는 러핑 펌프, 러핑 펌프와 직렬로 연결되고 러핑 펌프로부터 다운스트림에 위치된 가스 배출기를 포함하고, 가스 배출기는 러핑 펌프의 유출구에서의 압력을 감소시키도록 구성된다. Another aspect of the present disclosure involves a vacuum pump system for exhausting one or more etching gases and one or more deposition gases from a processing chamber. The vacuum pump system includes a roughing pump through which deposition precursors and etching gases are exhausted from the processing chamber, a gas exhauster connected in series with the roughing pump and positioned downstream from the roughing pump, the gas exhauster being configured to reduce a pressure at an outlet of the roughing pump.

일부 구현 예들에서, 가스 배출기는 러핑 펌프의 유출구에 연결된 벤츄리 (venturi) 펌프이고, 벤츄리 펌프는 벤츄리 펌프의 바디를 통해 주입 가스를 흘리도록 구성되고 벤츄리 펌프의 바디에서 배기된 증착 전구체들과 에칭 가스들을 혼합한다. 일부 구현 예들에서, 주입 가스는 불활성 가스, 청정 건조 공기 (clean dry air), 또는 질소 가스 (N2) 를 포함한다. 일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템은 증착 전구체들 및 배기 가스들을 처리하도록 구성된 저감 (abatement) 컴포넌트를 더 포함하고, 가스 배출기는 저감 컴포넌트와 러핑 펌프 사이에 위치된다.In some implementations, the gas ejector is a venturi pump connected to an outlet of the roughing pump, the venturi pump being configured to flow an inlet gas through a body of the venturi pump and mix the exhausted deposition precursors and etching gases from the body of the venturi pump. In some implementations, the inlet gas comprises an inert gas, clean dry air, or nitrogen gas (N 2 ). In some implementations, the vacuum pump system further comprises an abatement component configured to process the deposition precursors and the exhaust gases, and the gas ejector is positioned between the abatement component and the roughing pump.

도 1a는 일부 구현 예들에 따라 에칭 동작 및 증착 동작을 수행하기 위한 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다.
도 1b는 일부 구현 예들에 따른 터보분자 펌프와 직렬로 사용되는 러핑 펌프를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템의 개략도이다.
도 2a는 일부 구현 예들에 따른 2 개의 별도의 펌프들을 갖는 "완전 방향 전환 (full divert)" 진공 펌프 시스템을 포함하는 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다.
도 2b는 일부 구현 예들에 따른 2 개의 별도의 펌프들을 갖는 "바이패스 방향 전환 (bypass divert)" 진공 펌프 시스템을 포함하는 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다.
도 2c는 일부 구현 예들에 따라 상이한 압력 단계들에서 동작하는 "멀티-유입구 (multi-inlet)" 진공 펌프 시스템을 포함하는 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다.
도 3은 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템의 회전자 컴포넌트들의 예를 예시한다.
도 4는 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템에서 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위한 세정 프로세스의 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 저감 컴포넌트와 유체로 연통하는 유출구를 갖는 러핑 펌프를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템의 개략도이다.
도 6은 일부 구현 예들에 따른 벤츄리 펌프의 길이에 걸친 압력 경사를 도시하는 예시적인 벤츄리 펌프의 단면 개략도이다.
도 7은 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템에 연결하도록 구성된 컴포넌트들을 갖는 예시적인 벤츄리 펌프를 도시한다.
도 8a는 일부 구현 예들에 따른, 러핑 펌프를 포함하고 가스 배출기와 직렬로 연결되도록 수정된 예시적인 진공 펌프 시스템의 개략도를 도시한다.
도 8b는 일부 구현 예들에 따른 가스 배출기와 직렬로 연결된 러핑 펌프를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템의 개략도를 도시한다.
도 8c는 일부 구현 예들에 따른 복수의 가스 배출기와 직렬로 연결되도록 수정된 러핑 펌프를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템의 개략도를 도시한다.
도 9는 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템의 멀티-단계 벤츄리 배압 펌프 (backing pump) 로서 동작하는 복수의 벤츄리 펌프들을 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템의 개략도를 도시한다.
FIG. 1A is a schematic diagram of an exemplary processing device for performing etching operations and deposition operations according to some implementation examples.
FIG. 1b is a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system including a roughing pump used in series with a turbomolecular pump according to some implementation examples.
FIG. 2a is a schematic diagram of an exemplary processing apparatus including a “full divert” vacuum pump system having two separate pumps according to some implementation examples.
FIG. 2b is a schematic diagram of an exemplary processing apparatus including a “bypass divert” vacuum pump system having two separate pumps according to some implementation examples.
FIG. 2c is a schematic diagram of an exemplary processing apparatus including a “multi-inlet” vacuum pump system operating at different pressure stages according to some implementation examples.
Figure 3 illustrates examples of rotor components of a vacuum pump system according to some implementation examples.
FIG. 4 illustrates a flow diagram of an exemplary method of a cleaning process for preventing deposition byproduct build-up in a vacuum pump system according to some implementation examples.
Figure 5 is a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system including a roughing pump having an outlet in fluid communication with a reduction component.
FIG. 6 is a cross-sectional schematic diagram of an exemplary venturi pump illustrating a pressure gradient across the length of the venturi pump according to some implementation examples.
FIG. 7 illustrates an exemplary venturi pump having components configured to connect to a vacuum pump system according to some implementation examples.
FIG. 8a illustrates a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system modified to include a roughing pump and be connected in series with a gas ejector, according to some implementation examples.
FIG. 8b illustrates a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system including a roughing pump connected in series with a gas ejector according to some implementation examples.
FIG. 8c illustrates a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system including a roughing pump modified to be connected in series with multiple gas ejectors according to some implementation examples.
FIG. 9 illustrates a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system including a plurality of venturi pumps operating as multi-stage venturi backing pumps of a vacuum pump system according to some implementation examples.

본 개시에서, 용어들 "반도체 웨이퍼", "웨이퍼", "기판", "웨이퍼 기판", 및 "부분적으로 제조된 집적 회로"는 상호 교환 가능하게 사용된다. 당업자는 용어 "부분적으로 제조된 집적 회로"가 집적 회로 제조의 많은 단계들 중 임의의 단계 동안의 실리콘 웨이퍼를 지칭할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 디바이스 산업계에 사용된 웨이퍼 또는 기판은 통상적으로 200 ㎜, 또는 300 ㎜, 또는 450 ㎜의 직경을 갖는다. 이하의 상세한 기술은 본 개시가 웨이퍼 상에서 구현된다는 것을 가정한다. 그러나, 본 개시는 이렇게 제한되지 않는다. 워크피스는 다양한 형상들, 사이즈들, 및 재료들일 수도 있다. 반도체 웨이퍼들에 더하여, 본 개시의 이점을 취할 수도 있는 다른 워크피스들은 인쇄 회로 기판들 등과 같은 다양한 물품들을 포함한다. In this disclosure, the terms "semiconductor wafer," "wafer," "substrate," "wafer substrate," and "partially fabricated integrated circuit" are used interchangeably. Those skilled in the art will appreciate that the term "partially fabricated integrated circuit" can refer to a silicon wafer during any of the many stages of integrated circuit fabrication. A wafer or substrate used in the semiconductor device industry typically has a diameter of 200 mm, or 300 mm, or 450 mm. The detailed description below assumes that the present disclosure is implemented on a wafer. However, the present disclosure is not so limited. The workpiece may have various shapes, sizes, and materials. In addition to semiconductor wafers, other workpieces that may benefit from the present disclosure include various articles such as printed circuit boards.

도입Introduction

통상적으로, 증착 프로세스 및 에칭 프로세스는 별도의 툴들 또는 플랫폼들에서 수행된다. 예를 들어, 증착 챔버들은 일반적으로 에칭 프로세스들을 실행하지 않고, 에칭 챔버들은 일반적으로 증착 프로세스들을 실행하지 않는다. 일부 실시 예들에서, 장치가 단일 프로세싱 챔버에서 증착 프로세스 및 에칭 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, ALD (Atomic Layer Deposition) 프로세스들 및 에칭 프로세스들은 플라즈마 에칭 챔버와 같은 프로세싱 챔버에서 수행될 수도 있다. 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼 상에서 ALD 프로세스들 및 에칭 프로세스들 모두를 수행할 때, 증착 전구체들 및 에칭 가스들이 프로세싱 챔버를 통해 흐르고 진공 펌프 시스템을 통해 배기될 수도 있다. Typically, the deposition process and the etch process are performed in separate tools or platforms. For example, deposition chambers typically do not perform etch processes, and etch chambers typically do not perform deposition processes. In some embodiments, the device may be configured to perform the deposition process and the etch process in a single processing chamber. For example, the ALD (Atomic Layer Deposition) processes and the etch processes may be performed in a processing chamber, such as a plasma etch chamber. When performing both the ALD processes and the etch processes on a wafer within the processing chamber, the deposition precursors and etch gases may be flowed through the processing chamber and exhausted via a vacuum pump system.

반응되지 않은 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 프로세싱 챔버에 유체로 커플링된 진공 펌프 시스템에 의해 배기될 수도 있다. 반응되지 않은 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 펌프 장비를 손상시킬 수 있는 진공 펌프 시스템에서 바람직하지 않은 부산물들을 형성하고 혼합할 수도 있다. 일부 예들에서, 증착 부산물들은 진공 펌프 시스템의 러핑 (roughing) 펌프에 축적될 수도 있고, 증착 부산물들은 러핑 펌프를 열화시키고, 이에 따라 이의 성능 및 수명을 감소시킨다. 어떠한 이론에도 제한되지 않고, 프로세스 화학 물질 (예를 들어, 증착 전구체, 에칭 가스, 또는 반응 생성물) 은 증착 또는 에칭 동작 후 러핑 펌프 내에 유지되고, 유지된 화학 물질과의 화학 반응이 이어지고, 그리고 동일한 프로세스 화학 물질은 러핑 펌프를 통해 흐른다. 예를 들어, 브롬화수소 (HBr) 와 같은 산 가스는 루이스 산 촉매 (Lewis acid catalyst) 인 브롬화 철을 형성하도록 러핑 펌프의 철 성분들 (components) 과 반응할 수도 있다. 후속하여 아미노-실란 전구체 가스와 같은 증착 전구체에 노출될 때, 원래의 아미노-실란 전구체 가스보다 낮은 휘발성을 갖는 증착 부산물을 발생시키는 다수의 반응들이 이어질 수도 있다. 펌프 내 증착 부산물의 축적은 펌프의 조기 고장을 초래할 수 있다. 일부 예들에서, 증착 부산물은 어두운 타르-유사 물질일 수 있다. 증착 부산물의 축적은 단일 프로세싱 챔버에서 증착 전구체들 및 에칭 가스들을 함께 사용하는 유용성을 감소시킨다. Unreacted deposition precursors and etching gases may be exhausted by a vacuum pump system fluidly coupled to the processing chamber. Unreacted deposition precursors and etching gases may form and mix undesirable byproducts in the vacuum pump system that may damage the pumping equipment. In some instances, the deposition byproducts may accumulate in a roughing pump of the vacuum pump system, where the deposition byproducts degrade the roughing pump, thereby reducing its performance and life. Without being limited by any theory, it is believed that process chemicals (e.g., deposition precursors, etching gases, or reaction products) are retained in the roughing pump after a deposition or etching operation, a chemical reaction with the retained chemicals follows, and the same process chemicals flow through the roughing pump. For example, an acid gas, such as hydrogen bromide (HBr), may react with iron components in the roughing pump to form iron bromide, which is a Lewis acid catalyst. When subsequently exposed to a deposition precursor, such as an amino-silane precursor gas, a number of reactions may ensue that generate deposition byproducts having lower volatility than the original amino-silane precursor gas. Accumulation of the deposition byproducts within the pump can lead to premature pump failure. In some instances, the deposition byproducts can be dark tar-like substances. Accumulation of the deposition byproducts reduces the utility of using deposition precursors and etching gases together in a single processing chamber.

본 개시는 진공 펌프 시스템으로부터 증착 부산물들을 제거하거나 증착 부산물들이 진공 펌프 시스템에서 형성되는 것을 방지하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 일부 실시 예들에서, 증착 가스 및 에칭 가스는 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 별도의 펌프들을 통해 개별적으로 배출될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 펌프는 펌프의 동작 압력에 따라 펌프를 프로세싱 챔버에 액세스하기 위한 복수의 유입구들을 가질 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 펌프의 내부 표면들은 증착 부산물을 기화시키거나 증착 부산물을 형성하는 표면 반응들을 방지하도록 상승된 온도로 가열된다. 일부 실시 예들에서, 펌프의 내부 표면들은 그렇지 않으면 증착 부산물을 형성할 표면 반응들을 방지하거나 최소화하도록 내부식성 재료로 코팅된다. 일부 실시 예들에서, 증착 동작과 에칭 동작 사이에 수행된 퍼지 동작들이 진공 펌프 시스템으로부터 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 제거하기에 충분하게 되도록 퍼지 시간들이 결정된다. 일부 실시 예들에서, 세정 동작은 증착 부산물들을 제거하거나 진공 펌프 시스템으로부터 증착 가스/에칭 가스를 제거하기 위해 반응성 가스들을 사용할 수도 있다. 세정 화학 물질들은 산소, 오존, 또는 이들의 조합들을 수반할 수도 있다. 세정 화학 물질들은 불소-함유 종, 염소-함유 종, 브롬-함유 종, 요오드-함유 종, 또는 이들의 조합들을 수반할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 가스 배출기들 또는 벤츄리 (venturi) 펌프들은 러핑 펌프의 유출구에서 배기 압력을 감소시키도록 러핑 펌프로부터 다운스트림에 제공될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 가스 배출기들 또는 벤츄리 펌프들은 프로세싱 챔버 내에 적어도 "러프 (rough)" 진공을 생성하기 위한 1 차 펌프로서 역할할 수도 있다. 전술한 실시 예들 중 하나 이상은 증착 부산물 빌드업을 방지하도록 함께 결합될 수도 있다. The present disclosure relates to methods and apparatus for removing deposition byproducts from a vacuum pump system or preventing deposition byproducts from forming in a vacuum pump system. In some embodiments, the deposition gas and the etching gas may be separately exhausted via separate pumps in fluid communication with the processing chamber. In some embodiments, the pump may have multiple inlets for accessing the pump to the processing chamber, depending on the operating pressure of the pump. In some embodiments, the internal surfaces of the pump are heated to an elevated temperature to vaporize the deposition byproduct or prevent surface reactions that would otherwise form the deposition byproduct. In some embodiments, the internal surfaces of the pump are coated with a corrosion-resistant material to prevent or minimize surface reactions that would otherwise form the deposition byproduct. In some embodiments, the purge times are determined such that the purge operations performed between the deposition and etching operations are sufficient to remove the etching gases and deposition precursors from the vacuum pump system. In some embodiments, the purge operation may use reactive gases to remove the deposition byproducts or remove the deposition/etching gases from the vacuum pump system. The cleaning chemicals may comprise oxygen, ozone, or combinations thereof. The cleaning chemicals may comprise fluorine-containing species, chlorine-containing species, bromine-containing species, iodine-containing species, or combinations thereof. In some embodiments, one or more gas exhausts or venturi pumps may be provided downstream from the roughing pump to reduce the exhaust pressure at the outlet of the roughing pump. In some embodiments, a plurality of gas exhausts or venturi pumps may act as a primary pump to create at least a "rough" vacuum within the processing chamber. One or more of the aforementioned embodiments may be combined together to prevent deposition byproduct buildup.

통합된 에칭/증착 장치Integrated etching/deposition device

도 1a는 일부 구현 예들에 따라 에칭 동작 및 증착 동작을 수행하기 위한 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다. 프로세싱 장치 (100) 는 유도 결합 플라즈마 (inductively coupled plasma) 프로세싱 장치일 수도 있다. 프로세싱 장치 (100) 는 플라즈마 에칭 챔버와 같은 플라즈마 챔버 (132) 를 포함한다. 일부 구현 예들에서, CA, Fremont 소재의 Lam Research Corporation에 의해 생산된 Kiyo™ 반응기는 플라즈마 에칭 챔버로서 사용될 수도 있는 적합한 반응기의 예이다. FIG. 1A is a schematic diagram of an exemplary processing apparatus for performing an etching operation and a deposition operation according to some implementation examples. The processing apparatus (100) may be an inductively coupled plasma processing apparatus. The processing apparatus (100) includes a plasma chamber (132), such as a plasma etch chamber. In some implementation examples, the Kiyo™ reactor manufactured by Lam Research Corporation of Fremont, CA, is an example of a suitable reactor that may be used as a plasma etch chamber.

에칭 및 증착 동작들을 수행하기 위한 프로세싱 장치 (100) 에 관한 세부 사항들은 2017년 8월 4일 출원된 Zhou 등의, "INTEGRATED ATOMIC LAYER PASSIVATION IN TCP ETCH CHAMBER AND IN-SITU ETCH-ALP METHOD"의 명칭으로 미국 특허 출원 번호 제 15/669,871 호에 기술되고, 이는 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 인용된다. Details regarding a processing apparatus (100) for performing etching and deposition operations are described in U.S. patent application Ser. No. 15/669,871 to Zhou et al., entitled “INTEGRATED ATOMIC LAYER PASSIVATION IN TCP ETCH CHAMBER AND IN-SITU ETCH-ALP METHOD,” filed Aug. 4, 2017, which is incorporated by reference in its entirety for all purposes.

플라즈마 챔버 (132) 는 챔버 벽들 (114) 및 윈도우 (106) 에 의해 규정될 수도 있는 전체 챔버 구조체를 포함할 수도 있다. 윈도우 (106) 는 석영 또는 다른 유전체 재료로 제조될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 플라즈마 챔버 (132) 는 플라즈마 챔버 (132) 내부에 배치된 기판 지지부 (116) 를 포함한다. 일부 구현 예들에서, 기판 지지부 (116) 는 증착/에칭 프로세스가 수행되는 기판 (112) 을 지지하기 위한 정전 척이다. 정전 척은 기판 (112) 을 척킹 (chucking) 및 디척킹하기 (dechucking) 위한 정전 전극들을 포함할 수도 있다. 필터 및 DC 클램프 전력 공급부 (미도시) 가 이 목적을 위해 제공될 수도 있다. 기판 지지부 (116) 로부터 기판 (112) 을 리프팅하기 위한 다른 제어 시스템들이 또한 제공될 수도 있다. 기판 지지부 (116) 는 기판 (112) 을 수용하고 홀딩하도록 구성된다. The plasma chamber (132) may include the overall chamber structure, which may be defined by chamber walls (114) and a window (106). The window (106) may be fabricated from quartz or other dielectric material. In some implementations, the plasma chamber (132) includes a substrate support (116) disposed within the plasma chamber (132). In some implementations, the substrate support (116) is an electrostatic chuck for supporting a substrate (112) on which a deposition/etch process is performed. The electrostatic chuck may include electrostatic electrodes for chucking and dechucking the substrate (112). A filter and a DC clamp power supply (not shown) may be provided for this purpose. Other control systems for lifting the substrate (112) from the substrate support (116) may also be provided. The substrate support (116) is configured to receive and hold the substrate (112).

일부 구현 예들에서, 기판 지지부 (116) 는 기판 (112) 을 가열하기 위한 히터 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 기판 지지부 (116) 는 약 -20 Å 내지 약 150 Å와 같은 상승된 온도에서 동작할 수도 있다. 온도는 프로세스 동작 및 특정한 레시피에 종속될 것이다. 일부 구현 예들에서, 플라즈마 챔버 (132) 는 또한 약 1 mTorr 내지 약 1 Torr의 압력들과 같은 특정한 압력들에서 동작할 수도 있다. In some implementations, the substrate support (116) may include a heater (not shown) for heating the substrate (112). The substrate support (116) may operate at an elevated temperature, such as from about -20 Å to about 150 Å. The temperature will depend on the process operation and the particular recipe. In some implementations, the plasma chamber (132) may also operate at particular pressures, such as from about 1 mTorr to about 1 Torr.

일부 구현 예들에서, 프로세싱 장치 (100) 는 기판 지지부 (116) 를 바이어싱/충전하기 위해 사용될 수도 있는 무선 주파수 (Radio-Frequency; RF) 전력 공급부 (120) 를 포함할 수도 있다. RF 전력 공급부 (120) 는 하나 이상의 RF 생성기들에 의해 규정될 수도 있다. 복수의 RF 생성기들이 제공된다면, 다양한 튜닝 특성들을 달성하기 위해 상이한 주파수들이 사용될 수도 있다. 바이어스 매칭 회로 (118) 가 RF 전력 공급부 (120) 와 기판 지지부 (116) 사이에 커플링된다. 이러한 방식으로, RF 전력 공급부 (120) 는 기판 지지부 (116) 에 연결된다. In some implementations, the processing device (100) may include a Radio-Frequency (RF) power supply (120) that may be used to bias/charge the substrate support (116). The RF power supply (120) may be provided by one or more RF generators. If multiple RF generators are provided, different frequencies may be used to achieve different tuning characteristics. A bias matching circuit (118) is coupled between the RF power supply (120) and the substrate support (116). In this manner, the RF power supply (120) is connected to the substrate support (116).

코일 (134) 이 윈도우 (106) 위에 위치된다. 코일 (134) 은 전기적으로 전도성인 재료로 제조되고, 적어도 하나의 완전한 턴을 포함한다. 도 1a에 도시된 코일 (134) 은 적어도 3 번의 턴들을 포함한다. RF 전력 공급부 (121) 가 코일 (134) 에 RF 전력을 공급하도록 구성된다. 매칭 회로 (102) 가 RF 전력 공급부 (121) 와 코일 (134) 사이에 커플링된다. 이러한 방식으로, RF 전력 공급부 (121) 는 코일 (134) 에 연결된다. 일부 구현 예들에서, 선택 가능한 패러데이 차폐부 (미도시) 가 코일 (134) 과 윈도우 (106) 사이에 위치된다. 패러데이 차폐부는 코일 (134) 에 대해 이격된 관계로 유지될 수도 있다. 패러데이 차폐부는 윈도우 (106) 바로 위에 배치될 수도 있다. 패러데이 차폐부는 금속 또는 다른 종이 플라즈마 챔버 (132) 의 윈도우 (106) 상에 증착되는 것을 방지할 수도 있다. A coil (134) is positioned over the window (106). The coil (134) is made of an electrically conductive material and includes at least one complete turn. The coil (134) illustrated in FIG. 1A includes at least three turns. An RF power supply (121) is configured to supply RF power to the coil (134). A matching circuit (102) is coupled between the RF power supply (121) and the coil (134). In this manner, the RF power supply (121) is connected to the coil (134). In some implementations, an optional Faraday shield (not shown) is positioned between the coil (134) and the window (106). The Faraday shield may be maintained in a spaced relationship with respect to the coil (134). The Faraday shield may be positioned directly over the window (106). A Faraday shield may also prevent metal or other material from being deposited on the window (106) of the plasma chamber (132).

RF 전류로 하여금 코일 (134) 을 통해 흐르게 하도록 RF 전력 공급부 (121) 로부터 코일 (134) 로 RF 전력이 공급된다. 코일 (134) 을 통해 흐르는 RF 전류는 코일 (134) 주위에 전자기장을 생성할 수도 있다. 전자기장은 플라즈마를 생성하기 위해 플라즈마 챔버 (132) 내에 존재하는 가스(들)에 작용하는 유도 전류를 플라즈마 챔버 (132) 내에 생성한다. 플라즈마로부터의 다양한 이온들 및/또는 라디칼들은 증착 또는 에칭 동작을 수행하기 위해 기판 (112) 과 상호 작용할 수도 있다. RF power is supplied from an RF power supply (121) to the coil (134) to cause RF current to flow through the coil (134). The RF current flowing through the coil (134) may generate an electromagnetic field around the coil (134). The electromagnetic field generates an induced current within the plasma chamber (132) that acts on gas(es) present within the plasma chamber (132) to generate plasma. Various ions and/or radicals from the plasma may interact with the substrate (112) to perform a deposition or etching operation.

일부 구현 예들에서, 프로세싱 장치 (100) 는 선택 가능하게 플라즈마 챔버 (132) 를 상부 부분 및 하부 부분으로 분할하도록 사용될 수도 있는 플라즈마 그리드 (미도시) 를 포함한다. 플라즈마 그리드는 플라즈마 챔버 (132) 의 하부 부분 내로 고온 전극들의 양을 제한하도록 사용될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 프로세싱 장치 (100) 는 플라즈마 챔버 (132) 의 하부 부분에 존재하는 플라즈마가 이온-이온 플라즈마이고 플라즈마 챔버 (132) 의 상부 부분에 존재하는 플라즈마가 전자-이온 플라즈마이도록 동작하게 설계된다. In some implementations, the processing device (100) includes a plasma grid (not shown) that may optionally be used to divide the plasma chamber (132) into an upper portion and a lower portion. The plasma grid may be used to limit the amount of high temperature electrodes within the lower portion of the plasma chamber (132). In some implementations, the processing device (100) is designed to operate such that the plasma present in the lower portion of the plasma chamber (132) is ion-ion plasma and the plasma present in the upper portion of the plasma chamber (132) is electron-ion plasma.

프로세스 가스들은 플라즈마 챔버 (132) 의 상단부로부터 제 1 가스 주입기 (104) 를 통해 그리고/또는 플라즈마 챔버 (132) 의 측면으로부터 제 2 가스 주입기 (110) 를 통해 플라즈마 챔버 (132) 내로 도입될 수도 있다. 프로세스 가스들은 기화된 액체 전구체들 또는 기화된 고체 전구체들을 포함할 수도 있고, 이는 프로세싱 장치 (100) 의 업스트림의 고체 소스 증발기 (미도시) 에서 기화될 수도 있다. 하나 이상의 반응 가스들이 제 1 가스 주입기 (104) 및/또는 제 2 가스 주입기 (110) 를 통해 공급될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 가스 주입기들 (104, 110) 은 샤워헤드들에 의해 대체될 수도 있다. 부가적인 또는 다른 가스 공급부들이 다양한 타입들의 동작들을 위해 플라즈마 챔버 (132) 에 상이한 가스들을 공급하기 위해 제공될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. Process gases may be introduced into the plasma chamber (132) from the top of the plasma chamber (132) via a first gas injector (104) and/or from the side of the plasma chamber (132) via a second gas injector (110). The process gases may include vaporized liquid precursors or vaporized solid precursors, which may be vaporized in a solid source vaporizer (not shown) upstream of the processing device (100). One or more reactant gases may be supplied via the first gas injector (104) and/or the second gas injector (110). In some implementations, the gas injectors (104, 110) may be replaced by showerheads. It will be appreciated that additional or different gas supplies may be provided to supply different gases to the plasma chamber (132) for various types of operations.

플라즈마 챔버 (132) 내로 가스(들)를 주입하는 다양한 방식들은 프로세스 가스들, 기화된 액체 전구체들, 및/또는 기화된 고체 전구체들이 다양한 위치들로부터 플라즈마 챔버 (132) 내로 제공될 수도 있다는 것을 도시한다. 일부 구현 예들에서, 제 1 가스 주입기 (104) 만이 사용된다. 일부 다른 구현 예들에서, 제 2 가스 주입기 (110) 만이 사용된다. 일부 다른 구현 예들에서, 제 1 가스 주입기 (104) 및 제 2 가스 주입기 (110) 모두가 사용된다. 일부 구현 예들에서, 매니폴드들 (122) 은 상이한 가스 라인들 각각에 공급되는 가스들을 제어한다. 매니폴드들 (122) 은 임의의 타입의 가스 (반응 물질, 캐리어, 전구체, 등) 로 하여금 임의의 상이한 가스 라인들로부터 제공되게 한다. 일부 구현 예들에서, 캐리어 가스들은 산소 (O2), 질소 (N2), 및 헬륨 (He) 과 같은 가스들을 포함할 수 있다. 가스들은 혼합 없이 플라즈마 챔버 (132) 내로 도입될 수도 있고, 또는 플라즈마 챔버 (132) 내로 도입되기 전에 다른 가스들과 혼합될 수도 있다. The various manners of injecting gas(es) into the plasma chamber (132) illustrate that process gases, vaporized liquid precursors, and/or vaporized solid precursors may be provided into the plasma chamber (132) from a variety of locations. In some implementations, only the first gas injector (104) is used. In some other implementations, only the second gas injector (110) is used. In some other implementations, both the first gas injector (104) and the second gas injector (110) are used. In some implementations, manifolds (122) control the gases supplied to each of the different gas lines. The manifolds (122) allow any type of gas (reactant, carrier, precursor, etc.) to be provided from any of the different gas lines. In some implementations, the carrier gases may include gases such as oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), and helium (He). The gases may be introduced into the plasma chamber (132) without mixing, or may be mixed with other gases prior to being introduced into the plasma chamber (132).

매니폴드들 (122) 은 전달 시스템 (128) 의 각각의 전달 시스템들로부터 출력들을 선택, 스위칭, 및/또는 혼합하기 위해 사용될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 전달 시스템 (128) 은 에칭 가스 전달 시스템 (127) 및 증착 전구체 전달 시스템 (129) 을 포함할 수도 있다. 에칭 가스 전달 시스템 (127) 은 에칭 가스들을 출력하도록 구성될 수도 있다. 에칭 가스들의 예들은 염소 (Cl2), 브롬화수소 (HBr), 및 육불화황 (SF6) 을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 증착 전구체 전달 시스템 (129) 은 ALD 프로세스와 같은 증착 프로세스에서 기화되고 증기 형태로 전달되는 액체 전구체를 제공하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 증착 전구체는 플라즈마 챔버 (132) 내로 도입될 수도 있고, 기판 (112) 의 표면 상에 흡착될 수도 있다. 흡착된 전구체는 플라즈마를 사용하여 흡착-제한된 양의 막을 형성하도록 변환될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 증착 전구체는 아미노-실란 전구체를 포함한다. 예시적인 증착 전구체가 다음의 화학식의 화학적 조성을 가질 수도 있다: CxHyNzOaSib. The manifolds (122) may be used to select, switch, and/or mix outputs from each of the delivery systems of the delivery system (128). In some implementations, the delivery system (128) may include an etching gas delivery system (127) and a deposition precursor delivery system (129). The etching gas delivery system (127) may be configured to output etching gases. Examples of etching gases include, but are not limited to, chlorine (Cl 2 ), hydrogen bromide (HBr), and sulfur hexafluoride (SF 6 ). The deposition precursor delivery system (129) may be configured to provide a liquid precursor that is vaporized and delivered in vapor form in a deposition process, such as an ALD process. Thus, the deposition precursor may be introduced into the plasma chamber (132) and adsorbed on the surface of the substrate (112). The adsorbed precursor may be converted using the plasma to form an adsorption-limited amount of the film. In some embodiments, the deposition precursor comprises an amino-silane precursor. An exemplary deposition precursor may have a chemical composition of the following formula: C x H y N z O a Si b .

진공 펌프 시스템 (130) 이 플라즈마 챔버 (132) 에 연결되고, 플라즈마 챔버 (132) 로부터 프로세스 가스들을 인출하고 플라즈마 챔버 (132) 내에서 특정한 압력을 유지하도록 사용될 수도 있다. 밸브 (126) 가 플라즈마 챔버 (132) 에 인가되는 진공 흡입량을 제어하도록 배기부 (124) 와 진공 펌프 시스템 (130) 사이에 배치될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템 (130) 은 1 단계 또는 2 단계 기계적 건식 펌프 및/또는 터보분자 (turbomolecular) 펌프를 포함할 수 있다. 일부 구현 예들에서, 진공 펌프 시스템 (130) 은 플라즈마 챔버 (132) 를 퍼지하기 위해 증착 동작 또는 에칭 동작이 완료될 때마다 활성화될 수도 있다. 진공 펌프 시스템 (130) 의 예가 도 1b에 더 기술된다. 진공 펌프 시스템 (130) 은 플라즈마 챔버 (132) 에 유체로 연결되고, 플라즈마 챔버 (132) 로부터 에칭 가스들, 증착 전구체들, 및 반응 부산물들을 제거하도록 역할할 수도 있다. A vacuum pump system (130) may be coupled to the plasma chamber (132) and may be used to withdraw process gases from the plasma chamber (132) and maintain a specified pressure within the plasma chamber (132). A valve (126) may be positioned between the exhaust (124) and the vacuum pump system (130) to control the amount of vacuum applied to the plasma chamber (132). In some implementations, the vacuum pump system (130) may include a one-stage or two-stage mechanical dry pump and/or a turbomolecular pump. In some implementations, the vacuum pump system (130) may be activated whenever a deposition operation or an etching operation is completed to purge the plasma chamber (132). An example of a vacuum pump system (130) is further described in FIG. 1B. A vacuum pump system (130) may be fluidly connected to the plasma chamber (132) and may serve to remove etching gases, deposition precursors, and reaction byproducts from the plasma chamber (132).

프로세싱 장치 (100) 는 클린 룸 또는 제조 설비 내에 설치될 때 설비들 (미도시) 에 커플링될 수도 있다. 설비들은 프로세싱 가스들, 진공, 온도 제어, 및 분위기 입자 제어를 제공하는 배관을 포함한다. 이들 설비들은 타겟 제조 설비 내에 설치될 때 프로세싱 장치 (100) 에 커플링될 수도 있다. 부가적으로, 프로세싱 장치 (100) 는 로보틱스 (robotics) 로 하여금 자동화를 사용하여 플라즈마 챔버 (132) 내외로 기판들을 이송하게 하는 이송 챔버에 커플링될 수도 있다. The processing device (100) may be coupled to facilities (not shown) when installed within a clean room or manufacturing facility. The facilities include piping that provides processing gases, vacuum, temperature control, and particle control of the atmosphere. These facilities may be coupled to the processing device (100) when installed within the target manufacturing facility. Additionally, the processing device (100) may be coupled to a transfer chamber that uses robotics to transfer substrates into and out of the plasma chamber (132).

프로세싱 장치 (100) 는 시스템 제어기 (108) 를 더 포함할 수도 있다. (하나 이상의 물리적 또는 논리적 제어기들을 포함할 수도 있는) 시스템 제어기 (108) 는 프로세스 장치 (100) 의 일부 또는 모든 동작들을 제어한다. 시스템 제어기 (108) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 프로세서는 CPU (Central Processing Unit) 또는 컴퓨터, 아날로그 입력/출력 연결부들 및/또는 디지털 입력/출력 연결부들, 스텝퍼 (stepper) 모터 제어기 보드들, 및 다른 유사한 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 적절한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들이 프로세서 상에서 실행될 수도 있다. 이들 인스트럭션들은 시스템 제어기 (108) 와 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장될 수도 있고, 이들은 네트워크를 통해 제공될 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 시스템 제어기 (108) 는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. The processing device (100) may further include a system controller (108). The system controller (108) (which may include one or more physical or logical controllers) controls some or all operations of the processing device (100). The system controller (108) may include one or more memory devices and one or more processors. The processor may include a Central Processing Unit (CPU) or a computer, analog input/output connections and/or digital input/output connections, stepper motor controller boards, and other similar components. Instructions for implementing appropriate control operations may be executed on the processor. These instructions may be stored on memory devices associated with the system controller (108), or they may be provided over a network. In certain embodiments, the system controller (108) executes system control software.

시스템 제어 소프트웨어는 다음의 챔버 동작 조건들 중 임의의 하나 이상의 크기 및/또는 적용 타이밍을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다: 가스들의 혼합물 및/또는 조성, 챔버 압력, 챔버 온도, 웨이퍼/웨이퍼 지지부 온도, (다양한 구현 예들에서 0일 수도 있는) 기판에 인가된 바이어스, 코일들 또는 다른 플라즈마 생성 컴포넌트들에 인가된 주파수 및 전력, 기판 위치, 기판 이동 속도, 및 툴에 의해 수행된 특정한 프로세스의 다른 파라미터들. 시스템 제어 소프트웨어는 진공 펌프 시스템 (130) 을 통해 가열 동작들, 퍼지 동작들, 및 세정 동작들을 더 제어할 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 툴 컴포넌트 서브루틴들 (subroutines) 또는 제어 객체들은 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하기 위해 필요한 프로세스 툴 컴포넌트들의 동작들을 제어하도록 작성될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어가 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다. The system control software may include instructions for controlling the magnitude and/or application timing of any one or more of the following chamber operating conditions: mixture and/or composition of gases, chamber pressure, chamber temperature, wafer/wafer support temperature, bias applied to the substrate (which may be zero in various implementations), frequency and power applied to the coils or other plasma generating components, substrate position, substrate translation speed, and other parameters of a particular process performed by the tool. The system control software may further control heating operations, purge operations, and cleaning operations via the vacuum pump system (130). The system control software may be configured in any suitable manner. For example, various process tool component subroutines or control objects may be written to control the operations of the process tool components necessary to perform the various process tool processes. The system control software may be coded in any suitable computer readable programming language.

일부 실시 예들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 상기 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC (Input/Output Control) 시퀀싱 인스트럭션들을 포함한다. 예를 들어, 반도체 제조 프로세스의 페이즈 (phase) 각각은 시스템 제어기 (108) 에 의한 실행을 위한 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 페이즈에 대한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들은 예를 들어, 대응하는 레시피 페이즈에 포함될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 레시피 페이즈들은 도핑 프로세스의 단계들이 그 프로세스 페이즈에 대해 특정한 순서로 실행되도록 순차적으로 배열될 수도 있다. 예를 들어, 레시피는 에칭 동작들을 수행하도록 구성될 수도 있고, 에칭 동작들 각각 사이에 수행된 ALD 프로세스의 하나 이상의 사이클들을 포함할 수도 있다. 레시피는 에칭 동작들과 ALD 프로세스의 하나 이상의 사이클들 사이에 퍼지 동작들 및/또는 세정 동작들을 수행하도록 구성될 수도 있다.In some embodiments, the system control software includes IOC (Input/Output Control) sequencing instructions for controlling the various parameters described above. For example, each phase of the semiconductor manufacturing process may include one or more instructions for execution by the system controller (108). Instructions for setting process conditions for a phase may be included in a corresponding recipe phase, for example. In some implementations, the recipe phases may be sequentially arranged such that the steps of the doping process are executed in a particular order for that process phase. For example, a recipe may be configured to perform etch operations and may include one or more cycles of an ALD process performed between each of the etch operations. A recipe may be configured to perform purge operations and/or clean operations between the etch operations and one or more cycles of the ALD process.

일부 구현 예들에서, 시스템 제어기 (108) 는 다음: 에칭 가스 전달 시스템 (127) 으로부터 하나 이상의 에칭 가스들을 사용하여 플라즈마 챔버 (132) 내 기판 (112) 상에서 에칭 동작을 수행하고; 그리고 증착 전구체 전달 시스템 (129) 으로부터 하나 이상의 증착 전구체들을 사용하여 플라즈마 챔버 (132) 내의 기판 (112) 상에서 증착 동작을 수행하는 동작들 중 하나 이상을 수행하기 위한 인스트럭션들로 구성된다. 시스템 제어기 (108) 는 다음: 진공 펌프 시스템 (130) 을 사용하여 플라즈마 챔버 (132) 로부터 하나 이상의 에칭 가스들 및 하나 이상의 증착 전구체들을 배기하는 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들로 더 구성될 수도 있다. 시스템 제어기 (108) 는 다음: 진공 펌프 시스템 (130) 의 펌프의 표면들을 상승된 온도로 가열하는 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들로 더 구성될 수도 있다. 시스템 제어기 (108) 는 다음: 잔류 가스 분석 (Residual Gas Analysis; RGA) 또는 FTIR (Fourier Transform Infrared) 가스 분석에 의해 결정된 퍼지 시간에 따라 진공 펌프 시스템 (130) 으로부터 하나 이상의 에칭 가스들 또는 하나 이상의 증착 전구체들을 퍼지하는 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들로 더 구성될 수도 있다. 시스템 제어기 (108) 는 다음: 에칭 동작 전 또는 후에 진공 펌프 시스템 (130) 을 통해 흐르는 반응성 가스들을 사용하여 세정 동작을 수행하는 동작을 수행하기 위한 인스트럭션들로 더 구성될 수도 있다. In some implementations, the system controller (108) is configured with instructions to perform one or more of the following operations: performing an etching operation on a substrate (112) within a plasma chamber (132) using one or more etching gases from an etching gas delivery system (127); and performing a deposition operation on a substrate (112) within a plasma chamber (132) using one or more deposition precursors from a deposition precursor delivery system (129). The system controller (108) may further be configured with instructions to perform the following operations: exhausting the one or more etching gases and the one or more deposition precursors from the plasma chamber (132) using a vacuum pump system (130). The system controller (108) may further be configured with instructions to perform the following operations: heating surfaces of a pump of the vacuum pump system (130) to an elevated temperature. The system controller (108) may further be configured with instructions to perform the following: purge one or more etching gases or one or more deposition precursors from the vacuum pump system (130) according to a purge time determined by Residual Gas Analysis (RGA) or Fourier Transform Infrared (FTIR) gas analysis. The system controller (108) may further be configured with instructions to perform the following: perform a cleaning operation using reactive gases flowing through the vacuum pump system (130) before or after the etching operation.

다른 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그램들이 일부 실시 예들에서 채용될 수도 있다. 이 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예들은 기판 포지셔닝 (positioning) 프로그램, 프로세스 가스 조성 제어 프로그램, 압력 제어 프로그램, 히터 제어 프로그램, 및 RF 전력 공급 제어 프로그램을 포함한다. Other computer software and/or programs may also be employed in some embodiments. Examples of programs or sections of programs for this purpose include a substrate positioning program, a process gas composition control program, a pressure control program, a heater control program, and an RF power supply control program.

일부 경우들에서, 시스템 제어기 (108) 는 가스 농도, 기판 이동, 및/또는 코일 (134) 및/또는 기판 지지부 (116) 에 공급된 전력을 제어한다. 시스템 제어기 (108) 는 예를 들어, 적절한 농도(들)로 필요한 반응 물질(들)을 제공하는 하나 이상의 유입구 가스 스트림을 생성하도록 관련 밸브들을 개방 및 폐쇄함으로써 가스 농도를 제어할 수도 있다. 기판 이동은 예를 들어, 기판 포지셔닝 시스템이 목표된 대로 이동하도록 지시함으로써 제어될 수도 있다. 코일 (134) 및/또는 기판 지지부 (116) 에 공급된 전력은 특정한 RF 전력 레벨들을 제공하도록 제어될 수도 있다. 그리드가 사용된다면, RF 전력들은 시스템 제어기 (108) 에 의해 플라즈마 챔버 (132) 의 상부 부분에 전자-이온 플라즈마를 생성하고 플라즈마 챔버 (132) 의 하부 부분에 이온-이온 플라즈마를 생성하도록 조정될 수도 있다. 또한, 시스템 제어기 (108) 는 전자-이온 플라즈마가 플라즈마 챔버 (132) 의 하부 부분에서 형성되지 않도록 하는 조건들 하에서 기판 지지부 (116) 에 전력을 공급하도록 구성될 수도 있다. In some cases, the system controller (108) controls the gas concentration, the substrate movement, and/or the power supplied to the coil (134) and/or the substrate support (116). The system controller (108) may control the gas concentration, for example, by opening and closing associated valves to produce one or more inlet gas streams providing the desired reactant(s) at the appropriate concentration(s). The substrate movement may be controlled, for example, by directing a substrate positioning system to move as desired. The power supplied to the coil (134) and/or the substrate support (116) may be controlled to provide particular RF power levels. If a grid is used, the RF powers may be adjusted by the system controller (108) to produce an electron-ion plasma in the upper portion of the plasma chamber (132) and an ion-ion plasma in the lower portion of the plasma chamber (132). Additionally, the system controller (108) may be configured to supply power to the substrate support (116) under conditions such that electron-ion plasma is not formed in the lower portion of the plasma chamber (132).

시스템 제어기 (108) 는 센서 출력 (예를 들어, 전력, 전위, 압력, 가스 레벨들, 등이 특정한 문턱값에 도달할 때), 동작의 타이밍 (예를 들어, 프로세스의 특정한 시간들에 밸브들을 개방, 퍼지, 등) 에 기초하여, 또는 사용자로부터 수신된 인스트럭션들에 기초하여 이들 및 다른 양태들을 제어할 수도 있다. The system controller (108) may control these and other aspects based on sensor output (e.g., when power, potential, pressure, gas levels, etc. reach certain thresholds), timing of actions (e.g., opening valves at certain times in a process, purge, etc.), or based on instructions received from a user.

일부 구현 예들에서, 시스템 제어기 (108) 는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는, 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치와 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 프로세싱 요건들 및/또는 시스템의 타입에 따라, 시스템 제어기 (108) 는 에칭 가스들 및 증착 전구체들의 플라즈마 챔버 (132) 내로의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, RF 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 내외로의 기판 이송들, 플라즈마 챔버 (132) 로부터 가스들 및 부산물들의 퍼지, 진공 펌프 시스템 (130) 으로부터 가스들 및 부산물들의 퍼지, 진공 펌프 시스템 (130) 의 컴포넌트들의 표면들의 가열, 및 반응 가스들로 진공 펌프 시스템 (130) 의 세정을 포함하는, 본 명세서에 개시된 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다. In some implementations, the system controller (108) is part of a system, which may be part of the examples described above. These systems may include semiconductor processing equipment, including a processing tool or tools, a chamber or chambers, a platform or platforms for processing, and/or specific processing components (wafer pedestals, gas flow systems, etc.). These systems may be integrated with electronics for controlling their operation prior to, during, and after processing of semiconductor wafers or substrates. The electronics may be referred to as a "controller" that may control various components or sub-portions of the system or systems. Depending on the processing requirements and/or the type of system, the system controller (108) may be programmed to control any of the processes disclosed herein, including delivery of etching gases and deposition precursors into the plasma chamber (132), temperature settings (e.g., heating and/or cooling), pressure settings, vacuum settings, power settings, RF generator settings, RF matching circuit settings, frequency settings, flow rate settings, fluid delivery settings, position and motion settings, transfers of substrates into and out of the tool, purging of gases and byproducts from the plasma chamber (132), purging of gases and byproducts from the vacuum pump system (130), heating of surfaces of components of the vacuum pump system (130), and cleaning of the vacuum pump system (130) with reactant gases.

일반적으로 말하면, 시스템 제어기 (108) 는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드 포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 규정되는 칩들, 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 기판 상에서 또는 반도체 기판에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 시스템 제어기 (108) 로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들, 및/또는 기판의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다. Generally speaking, the system controller (108) may be defined as an electronic device having various integrated circuits, logic, memory, and/or software that receive instructions, issue instructions, control operations, enable cleaning operations, enable endpoint measurements, and the like. The integrated circuits may include chips in the form of firmware that store program instructions, chips defined as digital signal processors (DSPs), chips defined as Application Specific Integrated Circuits (ASICs), and/or one or more microprocessors or microcontrollers that execute program instructions (e.g., software). The program instructions may be instructions that are communicated to the system controller (108) or to the system in the form of various individual settings (or program files) that define operational parameters for executing a particular process on or for a semiconductor substrate. In some embodiments, the operating parameters may be part of a recipe defined by process engineers to accomplish one or more processing steps during the fabrication of dies of one or more layers, materials, metals, oxides, silicon, silicon dioxide, surfaces, circuits, and/or substrates.

일부 구현 예들에서, 시스템 제어기 (108) 는 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합인 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 시스템 제어기 (108) 는 기판 프로세싱의 원격 액세스를 허용할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드 (cloud)" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현재 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 메트릭들을 조사하고, 현재 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현재 프로세싱에 후속하는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하도록 시스템에 대한 원격 액세스를 인에이블할 (enable) 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 시스템 제어기 (108) 는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 시스템 제어기 (108) 가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 시스템 제어기 (108) 는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공동의 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 시스템 제어기 (108) 의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다. In some implementations, the system controller (108) may be coupled to or part of a computer that is integrated into the system, coupled to the system, otherwise networked to the system, or a combination thereof. For example, the system controller (108) may be all or part of a fab host computer system that may allow remote access to substrate processing, or may be in the “cloud.” The computer may enable remote access to the system to monitor the current progress of manufacturing operations, examine the history of past manufacturing operations, examine trends or performance metrics from multiple manufacturing operations, change parameters of current processing, set processing steps to follow current processing, or initiate a new process. In some examples, a remote computer (e.g., a server) may provide process recipes to the system over a network, which may include a local network or the Internet. The remote computer may include a user interface that enables entry or programming of parameters and/or settings that are subsequently transmitted to the system from the remote computer. In some examples, the system controller (108) receives instructions in the form of data specifying parameters for each of the process steps to be performed during one or more operations. It should be appreciated that the parameters may be specific to the type of tool that the system controller (108) is configured to control or interface with and the type of process to be performed. Thus, as described above, the system controller (108) may be distributed by including one or more individual controllers that are networked and operate together toward a common purpose, such as the processes and controls described herein. An example of a distributed system controller (108) for such purposes would be one or more integrated circuits on a chamber that communicate with one or more remotely located integrated circuits (e.g., at the platform level or as part of a remote computer) that are combined to control the process on the chamber.

상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 시스템 제어기 (108) 는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 기판들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접한 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 시스템 제어기 (108), 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다. As described above, depending on the process step or steps to be performed by the tool, the system controller (108) may communicate with one or more of: other tool circuits or modules, other tool components, cluster tools, other tool interfaces, adjacent tools, neighboring tools, tools located throughout the factory, a main computer, another system controller (108), or tools used in material transport to move containers of substrates from/to tool locations and/or load ports within the semiconductor fabrication plant.

진공 펌프 시스템Vacuum pump system

도 1b는 일부 구현 예들에 따른 터보분자 펌프와 직렬로 사용되는 러핑 펌프를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템의 개략도이다. 그러나, 본 개시의 진공 펌프 시스템 (130) 은 도 1b에 도시된 것과 상이한 펌프(들) 및 펌프 컴포넌트들을 포함할 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 진공 펌프 시스템 (130) 은 상기 기술된 바와 같이 플라즈마 챔버와 같은 프로세싱 챔버 (132) 와 유체로 연통한다. 진공 펌프 시스템 (130) 은 프로세싱 챔버 (132) 내의 챔버 압력을 제어할 수도 있다. 진공 펌프 시스템 (130) 은 프로세싱 챔버 (132) 로부터 부산물들, 반응되지 않은 증착 전구체들, 및 반응되지 않은 에칭 가스들을 제거할 수도 있다. 진공 펌프 시스템 (130) 은 가변하는 압력 범위들에 걸쳐 동작하는 복수의 펌프들을 포함할 수도 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 진공 펌프 시스템 (130) 은 터보분자 펌프 (140) 및 러핑 펌프 (150) 를 포함하고, 러핑 펌프 (150) 는 "러프 (rough)" 진공을 생성하도록 구성되고, 터보분자 펌프 (140) 는 매우 높은 진공을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 터보분자 펌프 (140) 는 프로세싱 챔버 (132) 내에서 매우 높은 범위 (예를 들어, 약 1 mTorr 내지 약 1 Torr) 인 진공 압력을 생성하도록 구성될 수도 있고, 러핑 펌프 (150) 는 챔버 (132) 내에서 상대적으로 낮은 범위 (예를 들어, 약 1 Torr 내지 대기) 인 진공 압력을 생성하도록 구성될 수도 있다. 러핑 펌프 (150) 는 또한 "배압 펌프 (backing pump)" 또는 "1 차 펌프 (primary pump)"로 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 러핑 펌프 (150) 는 1 단계 또는 2 단계 기계적 건조 펌프를 포함할 수도 있다. FIG. 1B is a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system including a roughing pump used in series with a turbomolecular pump according to some implementations. However, it will be appreciated that the vacuum pump system (130) of the present disclosure may include different pump(s) and pump components than those illustrated in FIG. 1B. The vacuum pump system (130) is in fluid communication with a processing chamber (132), such as a plasma chamber, as described above. The vacuum pump system (130) may control a chamber pressure within the processing chamber (132). The vacuum pump system (130) may remove byproducts, unreacted deposition precursors, and unreacted etching gases from the processing chamber (132). The vacuum pump system (130) may include a plurality of pumps operating over varying pressure ranges. As illustrated in FIG. 1b, the vacuum pump system (130) includes a turbomolecular pump (140) and a roughing pump (150), wherein the roughing pump (150) is configured to generate a “rough” vacuum and the turbomolecular pump (140) is configured to generate a very high vacuum. For example, the turbomolecular pump (140) may be configured to generate a vacuum pressure within the processing chamber (132) in a very high range (e.g., from about 1 mTorr to about 1 Torr) and the roughing pump (150) may be configured to generate a relatively low range (e.g., from about 1 Torr to atmospheric) vacuum pressure within the chamber (132). The roughing pump (150) may also be referred to as a “backing pump” or a “primary pump.” For example, the roughing pump (150) may comprise a one-stage or two-stage mechanical drying pump.

러핑 펌프 (150) 는 터보분자 펌프 (140) 로부터 다운스트림에 위치될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 부스터 펌프 (160) 가 선택 가능하게 터보분자 펌프 (140) 와 러핑 펌프 (150) 사이에 제공되고, 부스터 펌프 (160) 는 터보분자 펌프 (140) 와 러핑 펌프 (150) 사이의 중간 범위인 진공 압력을 생성할 수 있다. 일부 구현 예들에서, 부스터 펌프 (160) 는 진공 펌프 시스템 (130) 의 러핑 펌프 (150) 의 일부로 간주될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 부스터 펌프 (160) 는 러핑 펌프 시스템으로부터 분리된 것으로 간주될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 부스터 펌프 (160) 는 루츠-타입 송풍기 (Roots-type blower) 와 같은 송풍기를 포함한다. 러핑 펌프 (150) 및/또는 부스터 펌프 (160) 는 큰 진공 압력 범위에 걸쳐 챔버 압력을 동작시키도록 터보분자 펌프 (140) 와 직렬로 연결될 수도 있다. The roughing pump (150) may be located downstream from the turbomolecular pump (140). In some implementations, a booster pump (160) is optionally provided between the turbomolecular pump (140) and the roughing pump (150), and the booster pump (160) is capable of generating a vacuum pressure that is intermediate in range between the turbomolecular pump (140) and the roughing pump (150). In some implementations, the booster pump (160) may be considered part of the roughing pump (150) of the vacuum pump system (130). In some implementations, the booster pump (160) may be considered separate from the roughing pump system. In some implementations, the booster pump (160) includes a blower, such as a Roots-type blower. A roughing pump (150) and/or a booster pump (160) may be connected in series with the turbomolecular pump (140) to operate the chamber pressure over a large vacuum pressure range.

제 1 밸브 (152) 가 터보분자 펌프 (140) 와 러핑 펌프 (150) 사이에 배치될 수도 있다. 제 1 밸브 (152) 는 프로세스 가스들로 하여금 터보분자 펌프 (140) 로부터 러핑 펌프 (150) 로 배기되게 하도록 제어될 수도 있다. 제 2 밸브 (154) 가 프로세싱 챔버 (132) 에 연결된 배기 포트 (162) 와 러핑 펌프 (150) 사이에 배치될 수도 있다. 제 2 밸브 (154) 는 프로세스 가스들로 하여금 배기 포트 (162) 를 통해 포어라인 (foreline) (164) 으로 배기되게 하도록 제어될 수도 있다. 포어라인 (164) 은 러핑 펌프 (150) 를 배기 포트 (162) 에 연결한다. A first valve (152) may be disposed between the turbomolecular pump (140) and the roughing pump (150). The first valve (152) may be controlled to allow process gases to exhaust from the turbomolecular pump (140) to the roughing pump (150). A second valve (154) may be disposed between an exhaust port (162) connected to the processing chamber (132) and the roughing pump (150). The second valve (154) may be controlled to allow process gases to exhaust through the exhaust port (162) to a foreline (164). The foreline (164) connects the roughing pump (150) to the exhaust port (162).

별도의 펌프들 또는 멀티-유입구 펌프Separate pumps or multi-inlet pumps

에칭 가스들 및 증착 전구체들은 별도의 펌프들로 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 방향 전환함으로써 펌프 내에서 혼합되는 것을 방지할 수도 있다. 그 결과, 증착 부산물들은 임의의 단일 펌프에 축적되는 것이 방지되거나 그렇지 않으면 제한된다. 일부 실시 예들에서, 진공 펌프 시스템이 적어도 2 개의 별도의 러핑 펌프들을 사용하여 설계될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 적어도 2 개의 러핑 펌프들 각각은 부스터 펌프들 또는 송풍기들을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 적어도 2 개의 러핑 펌프들 각각은 회전 날개들 (rotary vanes) 과 같은 회전자 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 이하에 기술된 바와 같이, 진공 펌프 시스템은 "완전 방향 전환 (full divert)" 스킴 또는 "바이패스 방향 전환 (bypass divert)" 스킴에 따라 동작할 수도 있다. The etching gases and deposition precursors may be prevented from mixing within the pumps by diverting the etching gases and deposition precursors to separate pumps. As a result, deposition byproducts are prevented or otherwise limited from accumulating in any single pump. In some embodiments, the vacuum pump system may be designed using at least two separate roughing pumps. In some embodiments, each of the at least two roughing pumps may include booster pumps or blowers. In some embodiments, each of the at least two roughing pumps may include rotor components, such as rotary vanes. As described below, the vacuum pump system may operate according to a "full divert" scheme or a "bypass divert" scheme.

도 2a는 일부 구현 예들에 따른 2 개의 별도의 펌프들을 갖는 "완전 방향 전환" 진공 펌프 시스템 (230a) 을 포함하는 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다. 일부 실시 예들에서, 2 개의 별도의 펌프들은 2 개의 별도의 러핑 펌프들이다. 도 1a 및 도 1b에서 상기 기술된 프로세싱 챔버와 같은 프로세싱 챔버 (212) 가 배기 포트를 통해 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 배기할 수도 있다. 에칭 가스들 및 증착 전구체들은 포어라인 (214) 과 같은 도관을 통해 이동할 수도 있다. 밸브 (224) 가 포어라인 (214) 과 2 개의 별도의 펌프들 사이에 배치될 수도 있다. 밸브 (224) 는 프로세싱 챔버 (212) 가 에칭 동작들을 수행할 때 제 1 러핑 펌프 (220a) 를 통해 에칭 가스들을 지향시키도록 스위칭하는 스위칭 가능한 밸브로서 역할한다. 밸브 (224) 는 프로세싱 챔버 (212) 가 증착 동작들을 수행할 때 제 2 러핑 펌프 (220b) 를 통해 증착 전구체들을 지향시키도록 스위칭한다. 별도의 러핑 펌프들 사이에서 에칭 가스들 및 증착 전구체들의 플로우를 분리하는 것은 에칭 가스와 증착 가스를 혼합한 결과로서 발생하는 증착 생성물 빌드업 (buildup) 을 방지한다. 일부 실시 예들에서, 에칭 가스들은 브롬화수소를 포함하고, 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 밸브 (224) 는 에칭 가스가 브롬화수소를 포함할 때 제 1 러핑 펌프 (220a) 를 통해 에칭 가스들을 지향시키도록 스위칭할 수도 있다. 제 1 러핑 펌프 (220a) 및 제 2 러핑 펌프 (220b) 는 포어라인 (214) 으로부터 다운스트림에 위치된다. 제거 라인 (216) 이 진공 펌프 시스템 (230a) 으로부터 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 제거하기 위해 제 1 러핑 펌프 (220a) 및 제 2 러핑 펌프 (220b) 에 연결되고 이로부터 다운스트림에 위치될 수도 있다. 퍼지 동작이 에칭 동작과 증착 동작 사이에 발생할 수도 있고, 퍼지 시간은 포어라인 (214) 으로부터 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 완전히 제거하기에 충분할 수도 있다. 충분한 퍼지 시간을 결정하기 위한 기법들이 이하에 기술된다. FIG. 2A is a schematic diagram of an exemplary processing apparatus including a "fully directional" vacuum pump system (230a) having two separate pumps according to some embodiments. In some embodiments, the two separate pumps are two separate roughing pumps. A processing chamber (212), such as the processing chamber described above in FIGS. 1A and 1B, may exhaust etching gases and deposition precursors through an exhaust port. The etching gases and deposition precursors may travel through a conduit, such as a foreline (214). A valve (224) may be positioned between the foreline (214) and the two separate pumps. The valve (224) acts as a switchable valve that switches to direct the etching gases through the first roughing pump (220a) when the processing chamber (212) performs etching operations. The valve (224) switches to direct the deposition precursors through the second roughing pump (220b) when the processing chamber (212) performs deposition operations. Separating the flow of the etching gases and the deposition precursors between the separate roughing pumps prevents deposition product buildup resulting from mixing the etching gases and the deposition gases. In some embodiments, the etching gases comprise hydrogen bromide and the deposition precursors comprise an amino-silane precursor. In some embodiments, the valve (224) may be switched to direct the etching gases through the first roughing pump (220a) when the etching gas comprises hydrogen bromide. The first roughing pump (220a) and the second roughing pump (220b) are located downstream from the foreline (214). A purge line (216) may be connected to and positioned downstream from the first roughing pump (220a) and the second roughing pump (220b) to remove etching gases and deposition precursors from the vacuum pump system (230a). A purge operation may occur between the etching operation and the deposition operation, and the purge time may be sufficient to completely remove the etching gases and deposition precursors from the foreline (214). Techniques for determining sufficient purge time are described below.

인입되는 에칭 가스 및 인입되는 증착 가스는 상이한 가스 라인들을 통해 프로세싱 챔버 (212) 로 진입할 수도 있다. 에칭 가스는 에칭 가스 전달 소스로부터 제공될 수도 있고, 증착 가스는 증착 전구체 전달 소스로부터 제공될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 증착 전구체 전달 소스로부터의 일부 증착 가스는 방향 전환 라인 (218) 에 의해 방향 전환될 수도 있고 제 2 러핑 펌프 (220b) 로 직접 배기될 수도 있다. 방향 전환된 증착 가스는 프로세싱 챔버 (212) 로 진입하지 않는다. 방향 전환 라인 (218) 은 증착 전구체 전달 시스템에 유체로 커플링될 수도 있고, 증착 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 제 2 러핑 펌프 (220b) 로 지향시키도록 구성될 수도 있다. 증착 사이클은 ALD 사이클일 수도 있다. 통상적으로, ALD는 층 단위 (layer-by-layer) 기반으로 막들을 증착하기 위해 표면-자기-제한된 (surface-self-limited) 증착 반응들을 사용하는 증착 기법이다. ALD 사이클 각각은 일련의 도징 및 변환 페이즈들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, ALD 사이클은 일련의 도징, 퍼지, 변환, 및 퍼지 페이즈들을 포함한다. 도징 페이즈는 프로세싱 챔버 내의 기판 표면 상으로 전구체 재료의 전달 및 흡착을 수반하고, 변환 페이즈는 흡착된 전구체 재료를 흡착-제한된 양의 증착된 재료 (예를 들어, 패시베이션 (passivation) 재료) 로의 변환을 수반한다. 변환 페이즈는 일반적으로 흡착된 전구체 재료를 변환하기 위해 산화 종 (예를 들어, O2) 과 같은 반응 물질 종의 전달을 수반한다. ALD 사이클의 변환 페이즈 동안, 증착 가스는 증착 전구체 전달 소스로부터 계속해서 흐를 수도 있다. 그러나, 증착 전구체 전달 소스로부터 흐르는 일부 증착 가스는 ALD 사이클의 변환 페이즈들 동안 방향 전환될 수도 있다. 이러한 방향 전환된 증착 가스는 프로세싱 챔버 또는 임의의 러핑 펌프들에서 에칭 가스들과 혼합되지 않을 것이다. The incoming etching gas and the incoming deposition gas may enter the processing chamber (212) through different gas lines. The etching gas may be provided from an etching gas delivery source, and the deposition gas may be provided from a deposition precursor delivery source. In some implementations, some of the deposition gas from the deposition precursor delivery source may be diverted by the divert line (218) and exhausted directly to the second roughing pump (220b). The diverted deposition gas does not enter the processing chamber (212). The divert line (218) may be fluidly coupled to the deposition precursor delivery system and may be configured to direct deposition precursors that are not used in the deposition cycle to the second roughing pump (220b). The deposition cycle may be an ALD cycle. Typically, ALD is a deposition technique that uses surface-self-limited deposition reactions to deposit films on a layer-by-layer basis. Each ALD cycle includes a series of dosing and conversion phases. In some embodiments, an ALD cycle includes a series of dosing, purge, conversion, and purge phases. The dosing phase involves delivering and adsorbing a precursor material onto a substrate surface within a processing chamber, and the conversion phase involves converting the adsorbed precursor material into an adsorption-limited amount of deposited material (e.g., a passivation material). The conversion phase typically involves delivering a reactant species, such as an oxidizing species (e.g., O 2 ), to convert the adsorbed precursor material. During the conversion phase of an ALD cycle, the deposition gas may continue to flow from the deposition precursor delivery source. However, some of the deposition gas flowing from the deposition precursor delivery source may be diverted during the conversion phases of the ALD cycle. These diverted deposition gases will not mix with the etching gases in the processing chamber or any roughing pumps.

도 2b는 일부 구현 예들에 따른 2 개의 별도의 펌프들을 갖는 "바이패스 방향 전환" 진공 펌프 시스템 (230b) 을 포함하는 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다. 도 1a 및 도 1b에서 상기 기술된 프로세싱 챔버와 같은 프로세싱 챔버 (232) 가 배기 포트를 통해 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 배기할 수도 있다. 에칭 가스들 및 증착 전구체들은 포어라인 (234) 과 같은 도관을 통해 이동할 수도 있다. 에칭 가스들과 증착 전구체들 사이에서 스위칭하도록 밸브를 통합하는 대신, 에칭 가스들 및 증착 전구체들은 제 1 러핑 펌프 (240a) 를 통해 흐른다. 그러나, 일부 증착 가스는 방향 전환 라인 (238) 에 의해 제 2 러핑 펌프 (240b) 로 방향 전환될 수도 있다. 이 증착 가스는 프로세싱 챔버 (232) 에서 발생하는 증착 동작들에 참여하지 않는다. 구체적으로, ALD 사이클의 변환 페이즈 동안 증착 가스는 방향 전환 라인에 의해 제 2 러핑 펌프 (240b) 로 방향 전환된다. 즉, ALD 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들은 증착 전구체 전달 시스템으로부터 흐르고, 프로세싱 챔버 (232) 로 진입하지 않고 제 2 러핑 펌프 (240b) 를 통해 직접 이동한다. 따라서, ALD 사이클의 도징 페이즈 동안 증착 전구체들은 제 1 러핑 펌프 (240a) 를 통과하고 에칭 가스들과 혼합되는 한편, ALD 사이클의 변환 페이즈 동안 증착 전구체들은 제 2 러핑 펌프 (240b) 를 통과하고 에칭 가스들과 혼합되지 않는다. 일부 증착 가스들이 제 1 러핑 펌프 (240a) 내에서 에칭 가스들과 혼합될 수도 있지만, 혼합의 양은 증착 부산물의 축적이 상당히 보다 적도록 상당히 감소된다. 또한, 제 2 러핑 펌프 (240b) 는 프로세싱 챔버 (232) 와 유체로 연통하지 않고, 그래서 제 2 러핑 펌프 (240b) 는 복수의 모듈들/장치들 사이에서 공유될 수도 있다. 다른 모듈들/장치들 (미도시) 로부터의 복수의 방향 전환 라인들은 제 2 러핑 펌프 (240b) 를 통해 ALD 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 방향 전환할 수도 있다. FIG. 2b is a schematic diagram of an exemplary processing apparatus including a "bypass diversion" vacuum pump system (230b) having two separate pumps according to some implementations. A processing chamber (232), such as the processing chamber described above in FIGS. 1a and 1b, may exhaust etching gases and deposition precursors through an exhaust port. The etching gases and deposition precursors may travel through a conduit, such as a foreline (234). Instead of incorporating a valve to switch between the etching gases and deposition precursors, the etching gases and deposition precursors flow through a first roughing pump (240a). However, some of the deposition gas may be diverted to a second roughing pump (240b) by a diversion line (238). This deposition gas does not participate in the deposition operations occurring in the processing chamber (232). Specifically, during the conversion phase of the ALD cycle, the deposition gases are diverted to the second roughing pump (240b) by the diversion line. That is, the deposition precursors that are not used in the ALD cycle flow from the deposition precursor delivery system and directly pass through the second roughing pump (240b) without entering the processing chamber (232). Accordingly, during the dosing phase of the ALD cycle, the deposition precursors pass through the first roughing pump (240a) and are mixed with the etching gases, while during the conversion phase of the ALD cycle, the deposition precursors pass through the second roughing pump (240b) and are not mixed with the etching gases. Although some of the deposition gases may be mixed with the etching gases within the first roughing pump (240a), the amount of mixing is significantly reduced such that accumulation of deposition byproducts is significantly less. Additionally, the second roughing pump (240b) is not in fluid communication with the processing chamber (232), and thus the second roughing pump (240b) may be shared between multiple modules/devices. Multiple diverting lines from other modules/devices (not shown) may divert unused deposition precursors in the ALD cycle through the second roughing pump (240b).

도 2c는 일부 구현 예들에 따라 상이한 단계들에서 동작하는 "멀티-유입구 (multi-inlet)" 진공 펌프 시스템 (230c) 을 포함하는 예시적인 프로세싱 장치의 개략도이다. 에칭 가스 및 증착 가스를 수용하기 위한 별도의 펌프들을 갖는 대신, 진공 펌프 시스템 (230c) 은 복수의 유입구들을 갖는 펌프를 가질 수 있다. 프로세싱 챔버로부터 배기된 프로세스 가스들은 에칭 가스 및 증착 가스를 포함할 수도 있다. 복수의 유입구들 중 하나는 펌프의 동작 압력에 따라 프로세싱 챔버로부터 프로세스 가스들을 수용하도록 개방될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 유입구 (252) 가 저압 스테이지 (254) 에서 프로세스 가스들을 수용하도록 개방될 수도 있고, 제 2 유입구 (262) 가 고압 스테이지 (264) 에서 프로세스 가스들을 수용하도록 개방될 수도 있다. 도 2c에서, 펌프는 러핑 펌프 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 러핑 펌프는 부스터 펌프 (또는 송풍기) 를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 러핑 펌프가 저압 범위에서 동작할 때, 제 1 유입구 (252) 에 커플링된 제 1 배기 포트 (256) 가 프로세싱 챔버 (미도시) 로부터 프로세스 가스들을 배기하도록 개방될 수도 있다. 러핑 펌프가 고압 범위에서 동작할 때, 제 2 유입구 (262) 에 커플링된 제 2 배기 포트 (266) 가 프로세싱 챔버로부터 프로세스 가스들을 배기하도록 개방될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 고압 범위는 약 1 Torr 내지 약 10 Torr 또는 약 0.5 Torr 내지 약 5 Torr이고, 저압 범위는 약 0.5 Torr 내지 약 3 Torr 또는 약 0.1 Torr 내지 약 1 Torr이다. 일부 실시 예들에서, 증착 가스들은 일반적으로 고압 범위들 동안 프로세싱 챔버로부터 배기되고, 에칭 가스들은 일반적으로 저압 범위들 동안 프로세싱 챔버로부터 배기된다. 구체적으로, ALD 프로세스들은 고압 범위들에서 동작하는 경향이 있다. FIG. 2c is a schematic diagram of an exemplary processing apparatus including a "multi-inlet" vacuum pump system (230c) that operates in different stages according to some implementation examples. Instead of having separate pumps for receiving etching gas and deposition gas, the vacuum pump system (230c) can have a pump having multiple inlets. Process gases exhausted from the processing chamber may include etching gas and deposition gas. One of the multiple inlets may be opened to receive process gases from the processing chamber, depending on the operating pressure of the pump. For example, a first inlet (252) may be opened to receive process gases in a low-pressure stage (254), and a second inlet (262) may be opened to receive process gases in a high-pressure stage (264). In FIG. 2c, the pump may include a roughing pump (not shown). The roughing pump may or may not include a booster pump (or blower). When the roughing pump is operating in the low-pressure range, a first exhaust port (256) coupled to the first inlet (252) may be opened to exhaust process gases from the processing chamber (not shown). When the roughing pump is operating in the high-pressure range, a second exhaust port (266) coupled to the second inlet (262) may be opened to exhaust process gases from the processing chamber. In some implementations, the high-pressure range is from about 1 Torr to about 10 Torr or from about 0.5 Torr to about 5 Torr, and the low-pressure range is from about 0.5 Torr to about 3 Torr or from about 0.1 Torr to about 1 Torr. In some embodiments, the deposition gases are generally exhausted from the processing chamber during the high-pressure ranges, and the etching gases are generally exhausted from the processing chamber during the low-pressure ranges. In particular, ALD processes tend to operate in high-pressure ranges.

러핑 펌프 내의 증착 부산물 빌드업은 압력 및/또는 온도에 의해 영향을 받을 수도 있다. 저압 스테이지 (254) 에서 동작하는 컴포넌트들은 가열되지 않을 수도 있고, 고압 스테이지 (264) 에서 동작하는 컴포넌트들은 가열될 수도 있다. 고압 스테이지 (264) 에서 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해, 펌프의 컴포넌트들은 부산물 빌드업을 방지하기에 충분한 상승된 온도로 가열될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 압력이 높을수록 부산물 빌드업을 방지하기 위해 온도가 상승해야 한다. 일부 실시 예들에서, 상승된 온도는 약 160 ℃ 이상, 약 80 ℃내지 약 500 ℃, 약 100 ℃ 내지 약 400 ℃, 약 120 ℃ 내지 약 300 ℃, 또는 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃이다. 어떠한 이론에도 제한되지 않고, 증착 전구체들과 에칭 가스들 사이의 혼합은 펌프의 고압 스테이지들 동안 보다 많이 발생할 수도 있고, 증착 전구체들과 에칭 가스들 사이의 혼합은 펌프의 저압 스테이지들 동안 보다 덜 발생할 수도 있다. 따라서, 고압 스테이지들 동안 상승된 온도로 펌프의 컴포넌트들을 가열하는 것은 증착 부산물 빌드업을 방지하거나 최소화할 수도 있다. 펌프 내의 가열 펌프 컴포넌트들의 양태들이 이하에 더 상세히 기술된다. Deposition byproduct build-up within the roughing pump may be affected by pressure and/or temperature. Components operating in the low-pressure stage (254) may be unheated, and components operating in the high-pressure stage (264) may be heated. To prevent deposition byproduct build-up in the high-pressure stage (264), components of the pump may be heated to an elevated temperature sufficient to prevent byproduct build-up. In some embodiments, the higher the pressure, the higher the temperature must be to prevent byproduct build-up. In some embodiments, the elevated temperature is greater than about 160 °C, about 80 °C to about 500 °C, about 100 °C to about 400 °C, about 120 °C to about 300 °C, or about 150 °C to about 250 °C. Without being limited by any theory, mixing between the deposition precursors and etching gases may occur more during the higher pressure stages of the pump, and mixing between the deposition precursors and etching gases may occur less during the lower pressure stages of the pump. Accordingly, heating the components of the pump to an elevated temperature during the higher pressure stages may prevent or minimize deposition byproduct buildup. Aspects of the heated pump components within the pump are described in more detail below.

일부 실시 예들에서, 저압 스테이지 (254) 에서 동작하는 펌프 컴포넌트들은 증착 부산물 빌드업에 취약할 수도 있다. 이는 고압 스테이지 (264) 에서 동작하는 펌프 컴포넌트들에 부가된다. 일부 실시 예들에서, 송풍기 컴포넌트들은 진공 펌프 시스템 (230c) 의 회전자 컴포넌트들로부터 분리될 수도 있다. 송풍기 컴포넌트들은 러핑 펌프의 부스터 펌프의 일부일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 송풍기 컴포넌트들은 러핑 펌프의 저압 스테이지 (254) 동안 동작할 수도 있고, 회전자 컴포넌트들은 러핑 펌프의 고압 스테이지 (264) 동안 동작할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 송풍기 컴포넌트들 및 회전자 컴포넌트들은 증착 부산물 빌드업을 방지하기에 충분한 상승된 온도로 가열될 수도 있다. 이러한 컴포넌트들은 도 3에 예시될 수도 있다. In some embodiments, the pump components operating in the low pressure stage (254) may be susceptible to deposition by-product build-up. This is in addition to the pump components operating in the high pressure stage (264). In some embodiments, the blower components may be separate from the rotor components of the vacuum pump system (230c). The blower components may be part of the booster pump of the roughing pump. In some embodiments, the blower components may be operated during the low pressure stage (254) of the roughing pump, and the rotor components may be operated during the high pressure stage (264) of the roughing pump. In some embodiments, the blower components and the rotor components may be heated to an elevated temperature sufficient to prevent deposition by-product build-up. Such components may be illustrated in FIG. 3.

표면 코팅들Surface coatings

러핑 펌프 및 그 컴포넌트들을 포함하는 진공 펌프 시스템은, 그렇지 않으면 진공 펌프 시스템에서 증착 부산물 빌드업을 유발할 표면 반응들을 제한하기 위해 하나 이상의 재료들로 코팅될 수도 있다. 펌프의 다양한 펌프 컴포넌트들은 회전자 컴포넌트들, 고정자 컴포넌트들, 유입구들, 베어링들 (bearings), 샤프트들 (shafts), 및 변속기 기어들 (transmission gears) 을 포함할 수도 있지만 이로 제한되지 않는다. 부가적인 펌프 컴포넌트들은 별도의 유닛들로서 제공되거나 펌프와 통합될 수도 있는 부스터 펌프들 및 송풍기들을 더 포함할 수도 있다. 회전자 컴포넌트들은 예를 들어, 역-회전하는 (contra-rotating) 샤프트들 상에 위치된 회전 날개들을 포함할 수도 있다. 변속기 기어들은 샤프트들로 토크를 전달하고, 회전 날개들로 하여금 반대 방향들로 회전하게 하고 서로 맞물리는 (intermesh) 방식으로 작용하게 한다. 고정자 컴포넌트들은 예를 들어, 회전자 컴포넌트들을 둘러싸기 위한 하우징을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 유입구들은 프로세싱 챔버로부터 배출된 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 수용할 수도 있고, 하나 이상의 유입구들은 고정자 컴포넌트들에 커플링될 수도 있다. 하나 이상의 유입구들은 회전자 컴포넌트들로 이어지는 통로에 연결될 수도 있다. 베어링들은 샤프트들과 같은 펌프의 다양한 부품을 지지할 수도 있다. A vacuum pump system including a roughing pump and its components may be coated with one or more materials to limit surface reactions that would otherwise cause deposition byproduct buildup in the vacuum pump system. The various pump components of the pump may include, but are not limited to, rotor components, stator components, inlets, bearings, shafts, and transmission gears. Additional pump components may further include booster pumps and blowers, which may be provided as separate units or integrated with the pump. The rotor components may include, for example, rotating vanes positioned on contra-rotating shafts. The transmission gears transmit torque to the shafts and cause the rotating vanes to rotate in opposite directions and act in an intermesh manner. The stator components may include, for example, a housing for enclosing the rotor components. One or more inlets may receive etching gases and deposition precursors discharged from the processing chamber, and one or more inlets may be coupled to stator components. One or more inlets may be connected to passages leading to rotor components. Bearings may support various components of the pump, such as shafts.

일부 실시 예들에서, 진공 펌프 시스템의 펌프의 펌프 컴포넌트들은 철과 같은 금속성 재료로 이루어진다. 예를 들어, 펌프 컴포넌트들은 주철로 이루어질 수도 있다. 그러나, 주철 또는 다른 금속성 재료들로 이루어진 펌프 컴포넌트들은 부식 및/또는 증착 부산물 빌드업에 취약할 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 펌프 컴포넌트들의 표면들은 부식 및/또는 증착 부산물 빌드업에 내성이 있는 하나 이상의 재료들로 코팅될 수도 있다. 따라서, 펌프 컴포넌트들의 표면들 상의 표면 코팅은, 그렇지 않으면 증착 부산물 빌드업을 유발할 표면 반응들을 제거하거나 적어도 감소시킬 수도 있다. In some embodiments, the pump components of the pump of the vacuum pump system are made of a metallic material, such as iron. For example, the pump components may be made of cast iron. However, pump components made of cast iron or other metallic materials may be susceptible to corrosion and/or deposition by-product build-up. In some implementations, the surfaces of the pump components may be coated with one or more materials that are resistant to corrosion and/or deposition by-product build-up. Thus, the surface coating on the surfaces of the pump components may eliminate or at least reduce surface reactions that would otherwise cause deposition by-product build-up.

표면 코팅들의 예시적인 재료들은 이로 제한되는 것은 아니지만 도금된 니켈, 도금된 코발트, 질화 티타늄 (TiN), 인코넬 (Inconel), 하스텔로이 (Hastelloy), 세라믹 재료, 불소 고분자 (fluoropolymer), 및 이들의 조합들을 포함할 수도 있다. 이러한 재료들은 내부식성 재료들일 수도 있다. 적어도 펌프의 유입구 및 회전자 컴포넌트들의 표면들은 표면 코팅으로 코팅될 수도 있고, 이에 따라 증착 부산물 빌드업으로부터 열화로부터 펌프의 회전자 컴포넌트들 및 유입구를 보호한다. 베어링들, 샤프트들, 등을 포함하는 펌프 컴포넌트들의 다른 표면들이 또한 표면 코팅으로 코팅될 수도 있다. Exemplary materials for the surface coatings may include, but are not limited to, plated nickel, plated cobalt, titanium nitride (TiN), Inconel, Hastelloy, ceramic materials, fluoropolymers, and combinations thereof. These materials may be corrosion resistant materials. At least the surfaces of the inlet and rotor components of the pump may be coated with the surface coating, thereby protecting the inlet and rotor components of the pump from degradation from deposition byproduct build-up. Other surfaces of the pump components, including bearings, shafts, etc., may also be coated with the surface coating.

일부 실시 예들에서, 진공 펌프 시스템의 펌프의 펌프 컴포넌트들은 알루미늄 옥사이드 (Al2O3) 와 같은 세라믹 재료로 이루어진다. 금속성 재료를 코팅하는 대신, 펌프 컴포넌트들은 부식 및/또는 증착 부산물 빌드업에 내성이 있는 재료로 이루어질 수도 있다. 따라서, 이들 펌프 컴포넌트들은, 그렇지 않으면 증착 부산물 빌드업을 유발할 표면 반응들을 제거하거나 적어도 감소시킬 수도 있다. In some embodiments, the pump components of the pump of the vacuum pump system are made of a ceramic material, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Instead of being coated with a metallic material, the pump components may be made of a material that is resistant to corrosion and/or deposition by-product build-up. Thus, these pump components may eliminate or at least reduce surface reactions that would otherwise cause deposition by-product build-up.

일부 실시 예들에서, 펌프 컴포넌트들은 증착 부산물 빌드업을 유발하는 표면 반응들을 더 제거하거나 감소시키도록 가열될 수도 있다. 일부 펌프 컴포넌트들은 증착 부산물 빌드업을 방지하거나 그렇지 않으면 감소시키도록 적어도 약 160 ℃의 온도와 같은 상승된 온도로 가열될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 샤프트들은 하나 이상의 회전자 컴포넌트들에 연결되고 회전자 컴포넌트들을 지지할 수도 있고, 샤프트들 각각은 하나 이상의 회전자 컴포넌트들의 표면들을 가열하기 위해 열원에 연결될 수도 있다. 열원들의 예들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 전선들, 가열 램프들, 및 고온 유체들 (hot fluids) 을 포함할 수도 있다. In some embodiments, the pump components may be heated to further eliminate or reduce surface reactions that cause deposition by-product build-up. Some pump components may be heated to an elevated temperature, such as at least about 160 °C, to prevent or otherwise reduce deposition by-product build-up. For example, one or more shafts may be connected to and support one or more rotor components, and each of the shafts may be connected to a heat source to heat surfaces of the one or more rotor components. Examples of heat sources may include, but are not limited to, wires, heat lamps, and hot fluids.

표면 반응들을 제한하기 위해 전술한 재료들을 사용하는 실시 예들은 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해 이전에 언급한 실시 예들 중 하나 이상과 조합될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 표면 반응들을 제한하기 위해 전술한 재료들을 사용하는 실시 예들이 이하에 논의된 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위한 실시 예들 중 하나 이상과 조합될 수도 있다는 것이 또한 인식될 것이다. It will be appreciated that embodiments using the materials described above to limit surface reactions may be combined with one or more of the embodiments previously mentioned for preventing deposition by-product build-up. It will also be appreciated that embodiments using the materials described above to limit surface reactions may be combined with one or more of the embodiments discussed below for preventing deposition by-product build-up.

펌프 가열Pump heating

증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해 충분히 고온으로 다양한 펌프 컴포넌트들의 모든 표면들을 치수적으로 (dimensionally) 가열하는데 과제들이 존재한다. 러핑 펌프와 같은 펌프의 열적 설계의 개선들은 증착 부산물 빌드업을 방지하도록 펌프 컴포넌트들의 표면들을 충분히 고온으로 유지할 수 있다. 본 개시의 양태들은 진공 펌프 시스템을 사용하여 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 배기하고 진공 펌프 시스템의 펌프 컴포넌트들의 표면들을 상승된 온도로 가열하는 방법을 제공한다. 상승된 온도는 에칭 가스들과 증착 전구체들 사이의 반응들의 결과로서 증착 부산물 빌드업을 방지하도록 충분히 고온이다. 예를 들어, 상승된 온도는 약 160 ℃ 이상, 약 80 ℃ 내지 약 500 ℃, 약 100 ℃ 내지 약 400 ℃, 약 120 ℃ 내지 약 300 ℃, 또는 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃일 수도 있다. 상승된 온도는 에칭 가스들 및 증착 전구체들을 배기하는 동안 유지될 수도 있다. 에칭 가스들은 브롬화수소를 포함할 수도 있고, 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함할 수도 있다.Challenges exist in dimensionally heating all surfaces of the various pump components to a sufficiently high temperature to prevent deposition by-product build-up. Improvements in the thermal design of pumps, such as roughing pumps, can maintain the surfaces of the pump components at a sufficiently high temperature to prevent deposition by-product build-up. Aspects of the present disclosure provide a method of using a vacuum pump system to evacuate etching gases and deposition precursors and to heat surfaces of the pump components of the vacuum pump system to an elevated temperature. The elevated temperature is sufficiently high to prevent deposition by-product build-up as a result of reactions between the etching gases and the deposition precursors. For example, the elevated temperature may be greater than about 160° C., about 80° C. to about 500° C., about 100° C. to about 400° C., about 120° C. to about 300° C., or about 150° C. to about 250° C. The elevated temperature may be maintained while evacuating the etching gases and deposition precursors. The etching gases may include hydrogen bromide and the deposition precursors may include an amino-silane precursor.

일부 실시 예들에서, 펌프의 펌프 컴포넌트들의 표면들은 펌프를 통해 고온 유체 또는 가열된 퍼지 가스를 순환시킴으로써 달성될 수 있다. 고온 유체 또는 가열된 퍼지 가스의 저장소가 진공 펌프 시스템 외부에 제공될 수도 있고, 진공 펌프 시스템은 펌프 컴포넌트들을 가열하기 위해 저장소로부터 인출할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 펌프 컴포넌트들의 표면들을 가열하는 것은 펌프 내의 하나 이상의 회전자 컴포넌트들에 연결되고 지지하는 하나 이상의 샤프트들을 가열하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 샤프트 각각은 열원을 수용하기 위한 채널을 포함할 수도 있고, 열원은 전선, 가열 램프, 고온 유체, 또는 이들의 조합들을 포함한다. 채널은 열 에너지로 하여금 샤프트를 통해 전도되고 복사 및/또는 전도에 의해 주변 표면들에 전달되게 한다. 그 결과, 하나 이상의 회전자 컴포넌트들의 표면들이 가열될 수도 있다. 하나 이상의 회전자 컴포넌트들의 표면들은 적어도 약 160 ℃, 약 80 ℃ 내지 약 500 ℃, 약 100 ℃ 내지 약 400 ℃, 약 120 ℃ 내지 약 300 ℃, 또는 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃의 온도로 가열된다. In some embodiments, surfaces of the pump components of the pump may be heated by circulating a high temperature fluid or a heated purge gas through the pump. A reservoir of the high temperature fluid or heated purge gas may be provided external to the vacuum pump system, and the vacuum pump system may draw from the reservoir to heat the pump components. In some embodiments, heating the surfaces of the pump components comprises heating one or more shafts connected to and supporting one or more rotor components within the pump. In some embodiments, each of the shafts may include a channel for receiving a heat source, the heat source comprising wires, a heat lamp, a high temperature fluid, or combinations thereof. The channel allows thermal energy to be conducted through the shaft and transferred to surrounding surfaces by radiation and/or conduction. As a result, surfaces of one or more rotor components may be heated. Surfaces of one or more of the rotor components are heated to a temperature of at least about 160 °C, about 80 °C to about 500 °C, about 100 °C to about 400 °C, about 120 °C to about 300 °C, or about 150 °C to about 250 °C.

도 3은 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템 (300) 의 회전자 컴포넌트들의 예를 예시한다. 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 프로세싱 챔버로부터 제 1 회전자 컴포넌트 (322) 및 제 2 회전자 컴포넌트 (324) 를 둘러싸는 고정자 컴포넌트 (310) 를 갖는 진공 펌프 시스템 (300) 내로 배기된다. 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 고정자 컴포넌트 (310) 내의 통로 (312) 를 통과한다. 제 1 회전자 컴포넌트 (322) 및 제 2 회전자 컴포넌트 (324) 는 진공 펌프 시스템 (300) 을 통해 가스들을 푸시하도록 반대 방향들로 회전할 수도 있다. 제 1 샤프트 (332) 가 제 1 회전자 컴포넌트 (322) 에 연결되고 제 1 회전자 컴포넌트를 지지할 수도 있고, 제 2 샤프트 (334) 가 제 2 회전자 컴포넌트 (324) 에 연결되고 제 2 회전자 컴포넌트를 지지할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 샤프트 (332, 334) 각각은 중공형일 수도 있고, 또는 전선, 가열 램프, 고온 유체, 또는 다른 열원이 통과할 수도 있는 채널 또는 개구부를 제공할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 샤프트 (332, 334) 각각은 외측 절연 재료 및 내측 전도성 재료를 포함할 수도 있다. 샤프트들 (332, 334) 은 역-회전하는 방향들로 회전하도록 구성될 수도 있다. FIG. 3 illustrates examples of rotor components of a vacuum pump system (300) according to some implementation examples. Deposition precursors and etching gases are exhausted from a processing chamber into a vacuum pump system (300) having a stator component (310) surrounding a first rotor component (322) and a second rotor component (324). The deposition precursors and etching gases pass through passages (312) within the stator component (310). The first rotor component (322) and the second rotor component (324) may rotate in opposite directions to push the gases through the vacuum pump system (300). A first shaft (332) may be connected to the first rotor component (322) and may support the first rotor component, and a second shaft (334) may be connected to the second rotor component (324) and may support the second rotor component. In some embodiments, each of the shafts (332, 334) may be hollow, or may provide channels or openings through which wires, heat lamps, high temperature fluids, or other heat sources may pass. In some embodiments, each of the shafts (332, 334) may include an outer insulating material and an inner conductive material. The shafts (332, 334) may be configured to rotate in counter-rotating directions.

펌프 가열을 사용하는 실시 예들은 별도의 펌프들, 별도의 유입구들, 및 표면 코팅들을 수반하는 실시 예들을 포함하여, 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해 전술한 실시 예들 중 하나 이상과 조합될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 펌프 가열을 사용하는 실시 예들은 이하에 논의된 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위한 하나 이상의 실시 예들과 조합될 수도 있다는 것이 또한 인식될 것이다. It will be appreciated that embodiments utilizing pump heating may be combined with one or more of the embodiments described above for preventing deposition by-product build-up, including embodiments involving separate pumps, separate inlets, and surface coatings. It will also be appreciated that embodiments utilizing pump heating may be combined with one or more of the embodiments described below for preventing deposition by-product build-up.

펌프 퍼지Pump purge

퍼지 동작들은 증착 전구체들, 에칭 가스들, 및/또는 증착 부산물들을 진공 펌프 시스템으로부터 보다 철저하게 퍼지하도록 증착 동작과 에칭 동작 사이에 수행될 수도 있다. 퍼지 동작들의 지속 기간은 증착 전구체들, 에칭 가스들, 및 증착 부산물들이 진공 펌프 시스템에서 검출되지 않도록 충분히 길게 결정될 수도 있다. 이 방식으로, 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 함께 혼합되고 증착 부산물 빌드업을 유발할 기회가 제공되지 않는다. 이러한 결정들은 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 센서들을 사용하여 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 퍼지 시간들은 잔류 가스 분석 (RGA), FTIR 가스 분석, 또는 다른 적합한 가스 분석을 사용하여 진공 펌프 시스템으로부터 증착 전구체들, 에칭 가스들, 및 증착 부산물들을 퍼지하기 위해 측정될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 에칭 가스들은 브롬화수소를 포함하고, 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함한다. Purge operations may be performed between the deposition and etch operations to more thoroughly purge the deposition precursors, etch gases, and/or deposition byproducts from the vacuum pump system. The duration of the purge operations may be determined to be sufficiently long such that the deposition precursors, etch gases, and deposition byproducts are not detected in the vacuum pump system. In this manner, the deposition precursors and etch gases are not provided with an opportunity to mix together and cause deposition byproduct buildup. These determinations may be made using one or more sensors in the vacuum pump system. For example, the purge times may be measured using residual gas analysis (RGA), FTIR gas analysis, or other suitable gas analysis to purge the deposition precursors, etch gases, and deposition byproducts from the vacuum pump system. In some embodiments, the etch gases comprise hydrogen bromide and the deposition precursors comprise an amino-silane precursor.

러핑 펌프와 같은 펌프를 퍼지하는 방법은 프로세싱 챔버에서 에칭 동작과 증착 동작 사이에 퍼지 동작들을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼 상에서 에칭 동작을 수행하는 단계로서, 하나 이상의 에칭 가스들이 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 펌프를 통해 배기되는, 에칭 동작을 수행하는 단계, 및 제 1 미리 결정된 지속 기간에 따라 펌프로부터 하나 이상의 에칭 가스들을 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼 상에서 증착 동작을 수행하는 단계로서, 하나 이상의 증착 전구체들이 펌프를 통해 배기되는, 증착 동작을 수행하는 단계, 및 제 2 미리 결정된 지속 기간에 따라 펌프로부터 하나 이상의 증착 전구체들을 퍼지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 제 1 미리 결정된 지속 기간 및 제 2 미리 결정된 지속 기간은 RGA, FTIR 가스 분석, 또는 다른 적합한 가스 분석에 의해 결정될 수도 있다. 예를 들어, RGA, FTIR 가스 분석, 또는 다른 적합한 가스 분석은 에칭 가스들 및/또는 증착 전구체들이 진공 펌프 시스템의 가스 라인에 더 이상 존재하지 않을 때를 측정하기 위해 센서들을 사용할 수도 있고, 이에 따라 엔드포인트 검출 시스템으로서 역할한다. 따라서, 가스 분석은 진공 펌프 시스템으로부터 증착 전구체들을 제거하거나 에칭 가스들을 제거하기 위해 적합한 퍼지 시간들을 결정할 수 있다. A method of purging a pump, such as a roughing pump, may include performing purge operations between an etching operation and a deposition operation in a processing chamber. The method may include performing an etching operation on a wafer in the processing chamber, wherein one or more etching gases are exhausted through a pump in fluid communication with the processing chamber, performing the etching operation, and purging the one or more etching gases from the pump for a first predetermined duration. The method may further include performing a deposition operation on a wafer in the processing chamber, wherein one or more deposition precursors are exhausted through the pump, performing the deposition operation, and purging the one or more deposition precursors from the pump for a second predetermined duration. In some embodiments, the first predetermined duration and the second predetermined duration may be determined by RGA, FTIR gas analysis, or other suitable gas analysis. For example, RGA, FTIR gas analysis, or other suitable gas analysis may use sensors to determine when etching gases and/or deposition precursors are no longer present in the gas lines of the vacuum pump system, thereby acting as an endpoint detection system. Accordingly, the gas analysis can determine suitable purge times to remove deposition precursors or etching gases from the vacuum pump system.

펌프를 퍼지하기 위한 퍼지 시간들을 결정하는 방법이 프로세싱 챔버 내에서 에칭 동작들과 증착 동작들 사이에 퍼지 동작들을 수행하는 단계 및 퍼지 동작들 동안 퍼지 시간들을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼 상에서 에칭 동작을 수행하는 단계로서, 하나 이상의 에칭 가스들이 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 펌프를 통해 배기되는, 에칭 동작을 수행하는 단계, 펌프로부터 하나 이상의 에칭 가스들을 퍼지하는 단계, 및 하나 이상의 에칭 가스들을 퍼지하기 위한 제 1 퍼지 시간을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 프로세싱 챔버 내의 웨이퍼 상에서 증착 동작을 수행하는 단계로서, 하나 이상의 증착 전구체들이 펌프를 통해 배기되는, 증착 동작을 수행하는 단계, 펌프로부터 하나 이상의 증착 전구체들을 퍼지하는 단계, 및 하나 이상의 증착 전구체들을 퍼지하기 위한 제 2 퍼지 시간을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 퍼지 시간들은 RGA, FTIR 가스 분석, 또는 다른 적합한 가스 분석에 의해 측정될 수도 있다. 프로세싱 챔버 내에서 수행된 미래의 퍼지 동작들은 퍼지 시간들이 진공 펌프 시스템으로부터 증착 전구체들 및 에칭 전구체들을 완전히 또는 적어도 실질적으로 퍼지하기에 충분히 길도록 가스 분석에 의해 측정된 퍼지 시간들을 활용할 수도 있다.A method for determining purge times for purging a pump can include performing purge operations between etching operations and deposition operations within a processing chamber and measuring purge times during the purge operations. The method can include performing an etching operation on a wafer within the processing chamber, wherein one or more etching gases are exhausted through a pump in fluid communication with the processing chamber, performing the etching operation, purging the one or more etching gases from the pump, and measuring a first purge time for purging the one or more etching gases. The method can further include performing a deposition operation on a wafer within the processing chamber, wherein one or more deposition precursors are exhausted through a pump, purging the one or more deposition precursors from the pump, and measuring a second purge time for purging the one or more deposition precursors. The purge times can be measured by RGA, FTIR gas analysis, or other suitable gas analysis. Future purge operations performed within the processing chamber may utilize purge times measured by gas analysis to ensure that the purge times are long enough to completely or at least substantially purge the deposition precursors and etch precursors from the vacuum pump system.

보다 긴 퍼지 시간들 및 보다 정확하게 측정된 퍼지 시간들은 진공 펌프 시스템에서 증착 전구체들 및 에칭 가스들의 원치 않은 혼합을 방지할 수도 있다. 보다 긴 퍼지 시간들 및 보다 정확하게 측정된 퍼지 시간들을 사용하는 실시 예들은 별도의 펌프들, 별도의 유입구들, 표면 코팅들, 및 펌프 가열을 수반하는 실시 예들을 포함하여, 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해 전술한 실시 예들 중 하나 이상과 조합될 수도 있다. 예를 들어, RGA 또는 FTIR 가스 분석은 제 1 러핑 펌프를 통해 에칭 가스들을 방향 전환하도록 밸브를 스위칭할 때 그리고 제 2 러핑 펌프를 통해 증착 전구체들을 방향 전환하도록 밸브를 스위칭할 때를 결정하도록 사용될 수 있다. 보다 긴 퍼지 시간 및 보다 정확하게 측정된 퍼지 시간을 사용하는 실시 예들은 이하에 논의된 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위한 하나 이상의 실시 예들과 조합될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. Longer purge times and more accurately measured purge times may also prevent unwanted mixing of deposition precursors and etching gases in a vacuum pump system. Embodiments utilizing longer purge times and more accurately measured purge times may be combined with one or more of the embodiments described above to prevent deposition byproduct buildup, including embodiments involving separate pumps, separate inlets, surface coatings, and pump heating. For example, RGA or FTIR gas analysis may be used to determine when to switch a valve to divert etching gases through a first roughing pump and when to switch a valve to divert deposition precursors through a second roughing pump. It will be appreciated that embodiments utilizing longer purge times and more accurately measured purge times may be combined with one or more of the embodiments described below to prevent deposition byproduct buildup.

펌프 세정Pump Cleaning

세정 동작들은 증착 동작과 에칭 동작 사이, 증착 동작 또는 에칭 동작의 완료 후, 또는 프로세싱 챔버 내에서 특정한 수의 웨이퍼들을 프로세싱한 후 수행될 수도 있다. 세정 동작들은 증착 전구체들 및 에칭 가스들의 혼합을 방지하기 위해, 또는 진공 펌프 시스템으로부터 증착 부산물들을 제거하기 위해 진공 펌프 시스템을 세정하도록 수행될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함할 수도 있고, 에칭 가스들은 브롬화수소를 포함할 수도 있다. 세정 동작들을 수행하는 단계는 진공 펌프 시스템을 통해 반응성 가스들을 흘리는 단계를 포함하고, 진공 펌프 시스템은 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 하나 이상의 펌프들을 포함한다. 하나 이상의 펌프들은 러핑 펌프를 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 펌프들은 부스터 펌프 및/또는 터보분자 펌프를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 반응성 가스들은 프로세싱 챔버를 통해 그리고 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들을 통해 흐른다. 일부 실시 예들에서, 반응성 가스들은 프로세싱 챔버 내에서 인-시츄로 (in-situ) 생성되거나, 리모트 플라즈마 소스에서 생성되거나, 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들에 연결된 포어라인에 설치된 플라즈마 소스에 의해 생성된 라디칼들 및/또는 이온들을 포함한다. The cleaning operations may be performed between deposition and etch operations, after completion of a deposition or etch operation, or after processing a particular number of wafers within the processing chamber. The cleaning operations may be performed to clean the vacuum pump system to prevent mixing of the deposition precursors and the etching gases, or to remove deposition byproducts from the vacuum pump system. In some embodiments, the deposition precursors may include an amino-silane precursor, and the etching gases may include hydrogen bromide. Performing the cleaning operations comprises flowing reactive gases through the vacuum pump system, wherein the vacuum pump system comprises one or more pumps in fluid communication with the processing chamber. The one or more pumps may comprise a roughing pump. In some embodiments, the one or more pumps may further comprise a booster pump and/or a turbomolecular pump. In some embodiments, the reactive gases flow through the processing chamber and through one or more pumps of the vacuum pump system. In some embodiments, the reactive gases include radicals and/or ions generated in-situ within the processing chamber, generated from a remote plasma source, or generated by a plasma source installed in the foreline connected to one or more pumps of the vacuum pump system.

세정 동작들은 일반적으로 증착 전구체들, 에칭 가스들, 및 증착 부산물들을 제거하는데 효과적인 세정 화학 물질들을 수반한다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼리스 자동화된 세정 (Waferless Automated Clean; WAC) 동작의 일부일 수도 있지만, 세정 동작은 프로세싱 챔버 내에서 웨이퍼가 있거나 없이 수행될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 세정 화학 물질들은 불소-함유 종, 염소-함유 종, 브롬-함유 종, 요오드-함유 종, 산소-함유 종, 또는 이들의 조합들과 같은 반응성 가스들을 포함할 수도 있다. The cleaning operations typically involve cleaning chemistries that are effective to remove deposition precursors, etching gases, and deposition byproducts. In some embodiments, the cleaning operation may be part of a Waferless Automated Clean (WAC) operation, although it will be appreciated that the cleaning operation may be performed with or without the wafer present within the processing chamber. The cleaning chemistries may include reactive gases, such as fluorine-containing species, chlorine-containing species, bromine-containing species, iodine-containing species, oxygen-containing species, or combinations thereof.

도 4는 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템에서 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위한 세정 프로세스의 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같은 세정 프로세스 (400) 는 보다 적은, 부가적인, 또는 상이한 동작들로 수행될 수도 있다. FIG. 4 illustrates a flow diagram of an exemplary method of a cleaning process for preventing deposition byproduct build-up in a vacuum pump system according to some implementation examples. The cleaning process (400) as illustrated in FIG. 4 may be performed with fewer, additional, or different operations.

세정 프로세스 (400) 의 블록 410에서, 하나 이상의 증착 동작들이 프로세싱 챔버에서 수행된다. 하나 이상의 증착 동작들은 웨이퍼 상에 재료를 증착하기 위해 하나 이상의 증착 전구체들을 사용할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 증착 동작들은 ALD 사이클의 하나 이상의 증착 전구체들을 사용할 수도 있다. 하나 이상의 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 증착 전구체들은 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들로 배기될 수도 있고, 하나 이상의 펌프들은 프로세싱 챔버와 유체로 연통한다. 하나 이상의 펌프들은 러핑 펌프를 포함할 수도 있다. At block 410 of the cleaning process (400), one or more deposition operations are performed in the processing chamber. The one or more deposition operations may use one or more deposition precursors to deposit a material on the wafer. In some embodiments, the one or more deposition operations may use one or more deposition precursors of an ALD cycle. The one or more deposition precursors may include an amino-silane precursor. The one or more deposition precursors may be exhausted by one or more pumps of a vacuum pump system, the one or more pumps being in fluid communication with the processing chamber. The one or more pumps may include a roughing pump.

세정 프로세스 (400) 의 블록 420에서, 하나 이상의 에칭 동작들이 프로세싱 챔버에서 수행된다. 하나 이상의 에칭 동작들은 웨이퍼로부터 재료를 에칭하도록 하나 이상의 에칭 가스들을 사용할 수도 있다. 하나 이상의 에칭 가스들은 브롬화수소를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 에칭 가스들은 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들로 배기될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 에칭 동작들은 블록 430에서 세정 동작 전에 수행될 수도 있다. 대안적으로, 하나 이상의 에칭 동작들은 블록 430에서 세정 동작 후에 수행될 수도 있다. 이는 도 4의 블록 440에 도시된다. 즉, 세정 동작은 웨이퍼를 프로세싱할 때 증착 동작과 에칭 동작 사이에 수행될 수도 있고, 또는 웨이퍼를 프로세싱할 때 증착 동작 및 에칭 동작이 완료된 후에 수행될 수도 있다. At block 420 of the cleaning process (400), one or more etching operations are performed in the processing chamber. The one or more etching operations may utilize one or more etching gases to etch material from the wafer. The one or more etching gases may include hydrogen bromide. The one or more etching gases may be exhausted by one or more pumps of a vacuum pump system. In some embodiments, the one or more etching operations may be performed prior to the cleaning operation at block 430, as illustrated in FIG. 4 . Alternatively, the one or more etching operations may be performed after the cleaning operation at block 430, as illustrated in block 440 of FIG. 4 . That is, the cleaning operation may be performed between the deposition operation and the etching operation when processing the wafer, or may be performed after the deposition operation and the etching operation are completed when processing the wafer.

블록 430에서, 진공 펌프 시스템이 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는, 진공 펌프 시스템을 통해 흐르는 반응성 가스들을 사용하여 세정 동작이 수행된다. 일부 실시 예들에서, 블록 410에서의 하나 이상의 증착 동작들, 블록 420 또는 블록 440에서의 하나 이상의 에칭 동작들, 및 블록 430에서의 세정 동작은 프로세싱 챔버 내에서 웨이퍼를 사용하여 수행될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 블록 430에서 세정 동작은 프로세싱 챔버 내에서 웨이퍼 없이 수행될 수도 있다. At block 430, a cleaning operation is performed using reactive gases flowing through the vacuum pump system, the vacuum pump system being in fluid communication with the processing chamber. In some embodiments, the one or more deposition operations at block 410, the one or more etch operations at block 420 or block 440, and the cleaning operation at block 430 may be performed using a wafer within the processing chamber. In some embodiments, the cleaning operation at block 430 may be performed without a wafer within the processing chamber.

일부 실시 예들에서, 반응성 가스들은 삼불화질소 (NF3), 사불화탄소 (CF4), 이불화제논 (XeF2), 육불화황 (SF6), 및 삼불화염소 (ClF3) 와 같은 불소-함유 종을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 반응성 가스들은 산소 (O2) 및 오존 (O3) 과 같은 산소-함유 종을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 반응성 가스들은 염소 (Cl2) 와 같은 염소-함유 종을 포함할 수도 있다. 반응성 가스들은 진공 펌프 시스템으로부터 증착 전구체들 또는 에칭 전구체들을 제거할 수도 있고, 또는 진공 펌프 시스템에서 형성된 증착 부산물들을 제거할 수도 있다. In some embodiments, the reactive gases may include a fluorine-containing species, such as nitrogen trifluoride (NF 3 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), xenon difluoride (XeF 2 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), and chlorine trifluoride (ClF 3 ). In some embodiments, the reactive gases may include an oxygen-containing species, such as oxygen (O 2 ) and ozone (O 3 ). In some embodiments, the reactive gases may include a chlorine-containing species, such as chlorine (Cl 2 ). The reactive gases may remove deposition precursors or etch precursors from the vacuum pump system, or may remove deposition byproducts formed in the vacuum pump system.

일부 실시 예들에서, 반응성 가스들은 불소, 염소, 산소, 또는 이들의 조합들의 라디칼들 및/또는 이온들을 포함할 수도 있다. 불소의 라디칼들 및/또는 이온들은 F* 및 F2 +를 포함할 수도 있고, 염소의 라디칼들 및/또는 이온들은 Cl*, Cl-, 및 Cl+를 포함할 수도 있고, 그리고 산소의 라디칼들 및/또는 이온들은 O* 및 O2-를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 불소, 염소 및 산소의 라디칼들은 불소, 염소, 및 산소의 이온들보다 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들을 통해 재결합하지 않고 더 멀리 이동할 보다 높은 가능성을 갖는다. 반응성 가스들은 진공 펌프 시스템으로부터 증착 전구체들 또는 에칭 전구체들을 제거할 수도 있고, 또는 진공 펌프 시스템에서 형성된 증착 부산물들을 제거할 수도 있다. In some embodiments, the reactive gases may include radicals and/or ions of fluorine, chlorine, oxygen, or combinations thereof. The radicals and/or ions of fluorine may include F * and F2 + , the radicals and/or ions of chlorine may include Cl * , Cl- , and Cl + , and the radicals and/or ions of oxygen may include O * and O2- . In general, the radicals of fluorine, chlorine, and oxygen have a higher probability of traveling farther through one or more pumps of the vacuum pump system without recombining than the ions of fluorine, chlorine, and oxygen. The reactive gases may remove deposition precursors or etch precursors from the vacuum pump system, or may remove deposition byproducts formed in the vacuum pump system.

세정 프로세스 (400) 의 일부 구현 예들에서, 세정 프로세스 (400) 는 반응성 가스들을 생성하는 단계를 더 포함하고, 반응성 가스들은 불소, 염소, 산소, 또는 이들의 조합들의 플라즈마-활성화된 종을 포함한다. 플라즈마-활성화된 종은 상기 기술된 바와 같이 불소, 염소, 산소, 또는 이들의 조합들의 라디칼들 및/또는 이온들을 포함할 수도 있다. 다양한 플라즈마 소스들이 블록 430에서 세정 동작을 수행하기 위해 플라즈마-활성화된 종을 생성하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마-활성화된 종은 플라즈마 반응에 의해 프로세싱 챔버 내에서 인-시츄로 생성될 수도 있다. 예를 들어, 불소-함유 가스, 염소-함유 가스, 산소-함유 가스, 또는 이들의 조합들/시퀀스들이 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있고, 플라즈마는 불소-함유 가스, 염소-함유 가스, 산소-함유 가스, 또는 이들의 조합들/시퀀스들의 플라즈마-활성화된 종을 형성하도록 점화될 수도 있다. 플라즈마-활성화된 종은 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해 프로세싱 챔버로부터 그리고 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들을 통해 흐를 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마-활성화된 종은 포어라인에 위치된 플라즈마 소스에서 생성될 수도 있고, 포어라인은 하나 이상의 펌프들과 프로세싱 챔버 사이의 상호 연결을 제공한다. 이 방식으로, 플라즈마-활성화된 종은 하나 이상의 펌프들에 도달하기 전에 재결합할 가능성을 제한하도록 하나 이상의 펌프들에 인접하게 생성될 수도 있다. 예를 들어, Litmas™ 플라즈마 소스는 불소, 염소, 산소, 또는 이들의 조합들/시퀀스들을 함유하는 가스의 플라즈마-활성화된 종을 생성하기 위해 하나 이상의 펌프들에 인접하게 포어라인에 설치될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마-활성화된 종은 포어라인 외부에 위치된 리모트 플라즈마 소스에서 생성될 수도 있다. 리모트 플라즈마 소스는 포어라인의 업스트림에 위치될 수도 있다. 플라즈마-활성화된 종은 리모트 플라즈마 소스에서 생성될 수도 있고, 하나 이상의 펌프들을 통과하도록 포어라인에 주입될 수도 있다. In some implementations of the cleaning process (400), the cleaning process (400) further includes generating reactive gases, wherein the reactive gases include plasma-activated species of fluorine, chlorine, oxygen, or combinations thereof. The plasma-activated species may include radicals and/or ions of fluorine, chlorine, oxygen, or combinations thereof, as described above. Various plasma sources may be used to generate the plasma-activated species to perform the cleaning operation at block 430. In some embodiments, the plasma-activated species may be generated in situ within the processing chamber by a plasma reaction. For example, a fluorine-containing gas, a chlorine-containing gas, an oxygen-containing gas, or combinations/sequences thereof may be introduced into the processing chamber, and the plasma may be ignited to form a plasma-activated species of the fluorine-containing gas, the chlorine-containing gas, the oxygen-containing gas, or combinations/sequences thereof. The plasma-activated species may be flowed from the processing chamber and through one or more pumps of the vacuum pump system to prevent deposition byproduct buildup. In some embodiments, the plasma-activated species may be generated in a plasma source located in the foreline, the foreline providing an interconnection between the one or more pumps and the processing chamber. In this manner, the plasma-activated species may be generated adjacent to the one or more pumps to limit the possibility of recombination prior to reaching the one or more pumps. For example, a Litmas™ plasma source may be installed in the foreline adjacent to one or more pumps to generate plasma-activated species of a gas containing fluorine, chlorine, oxygen, or combinations/sequences thereof. In some embodiments, the plasma-activated species may be generated in a remote plasma source located outside the foreline. The remote plasma source may be located upstream of the foreline. The plasma-activated species may be generated in the remote plasma source and injected into the foreline to pass through the one or more pumps.

세정 프로세스 (400) 의 일부 구현 예들에서, 오존 (O3) 은 블록 430에서 세정 동작 동안 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들로 흐를 수도 있다. 오존은 일반적으로 산소의 이온들 및/또는 라디칼들보다 긴 수명을 갖는다. 따라서, 오존은 재결합하지 않고 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들에 도달할 가능성이 보다 많다. 일부 구현 예들에서, 오존은 프로세싱 챔버 내에 제공될 수도 있고 진공 펌프 시스템으로 배기될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 오존은 하나 이상의 펌프들로 이어지는 포어라인 내로 오존을 도입하는 별도의 유닛에 의해 생성될 수도 있다. 예를 들어, 오존을 생성하기 위한 이러한 별도의 유닛은 포어라인에 또는 프로세싱 챔버와 포어라인 사이의 영역에 설치될 수도 있다. 별도의 유닛에 의해 제공되거나 프로세싱 챔버 내에 제공된 오존은 리모트 플라즈마 소스에 의해 제공되거나 프로세싱 챔버 내에 인-시츄로 제공된 산소의 플라즈마-활성화된 종보다 하나 이상의 펌프들에 도달할 보다 효과적인 기회를 가질 수도 있다. In some implementations of the cleaning process (400), ozone (O 3 ) may be flowed to one or more pumps of the vacuum pump system during the cleaning operation at block 430. Ozone generally has a longer lifetime than ions and/or radicals of oxygen. Therefore, ozone has a greater chance of reaching one or more pumps of the vacuum pump system without recombining. In some implementations, the ozone may be provided within the processing chamber or may be exhausted from the vacuum pump system. In some implementations, the ozone may be generated by a separate unit that introduces ozone into a foreline leading to the one or more pumps. For example, such a separate unit for generating ozone may be installed in the foreline or in an area between the processing chamber and the foreline. Ozone provided by the separate unit or provided within the processing chamber may have a more effective chance of reaching one or more pumps than plasma-activated species of oxygen provided by a remote plasma source or provided in-situ within the processing chamber.

진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들에 흐르는 오존은 산화된 생성물을 형성하도록 펌프 장비에서 종과 반응할 수도 있다. 예를 들어, 오존은 산화브롬 (BrO), 이산화실리콘 (SiO2), 산화염소 (ClO), 또는 이들의 조합들을 형성하는 산화 라디칼들을 전달할 수도 있다. 오존이 진공 펌프 시스템의 하나 이상의 펌프들로 흐른 후, 불소-함유 종이 하나 이상의 펌프들로 흐를 수도 있다. 불소-함유 종은 불소의 라디칼들 및/또는 이온들을 포함할 수도 있고, 불소-함유 종은 프로세싱 챔버로부터 또는 리모트 플라즈마 소스로부터 유래될 수도 있다. 산화된 생성물들은 불소-함유 종에 의해 에칭될 수도 있다. 어떠한 이론에도 제한되지 않고, 불소-함유 종은 산화된 생성물들로 하여금 휘발성이 되게 할 수도 있다. 휘발된 생성물들은 저감될 수도 있다. Ozone flowing to one or more pumps of the vacuum pump system may react with a species in the pumping equipment to form an oxidized product. For example, the ozone may deliver oxidizing radicals that form bromine oxide (BrO), silicon dioxide (SiO 2 ), chlorine oxide (ClO), or combinations thereof. After the ozone flows to one or more pumps of the vacuum pump system, a fluorine-containing species may flow to one or more pumps. The fluorine-containing species may comprise radicals and/or ions of fluorine, and the fluorine-containing species may originate from the processing chamber or from a remote plasma source. The oxidized products may be etched by the fluorine-containing species. Without being limited by any theory, the fluorine-containing species may cause the oxidized products to become volatile. The volatile products may be reduced.

일부 구현 예들에서, 블록 430에서의 세정 동작은 증착 부산물 빌드업을 제거하거나 방지하기 위해 진공 펌프 시스템을 통해 불소-함유 종을 흘리는 것을 포함한다. 세정 동작으로서 오존 처리는 웨이퍼 프로세싱 동안 동시에 또는 웨이퍼 프로세싱 후에 간격을 두고 수행될 수도 있다. 일 예에서, 이러한 오존 처리는 블록 410에서 하나 이상의 증착 동작들을 수행하거나 블록 420에서 하나 이상의 에칭 동작들을 수행하는 것과 동시에 수행될 수도 있다. 예를 들어, 오존은 프로세싱 챔버 내에서 에칭 가스들의 플로우와 동시에 흐를 수 있다. 또 다른 예에서, 이러한 오존 처리는 블록 410에서의 하나 이상의 증착 동작들과 블록 420에서의 하나 이상의 에칭 동작들 사이에 수행될 수도 있다. 이는 증착 전구체들로 하여금 즉시 산화되게 할 수도 있다. 또 다른 예에서, 이러한 오존 처리는 블록 410에서 하나 이상의 증착 동작들 및 블록 420에서 하나 이상의 에칭 동작들 후에 간격을 두고 수행될 수도 있다. In some implementations, the cleaning operation at block 430 includes flowing a fluorine-containing species through a vacuum pump system to remove or prevent deposition byproduct buildup. The ozone treatment as a cleaning operation may be performed concurrently with the wafer processing or at a time interval after the wafer processing. In one example, the ozone treatment may be performed concurrently with performing one or more deposition operations at block 410 or performing one or more etch operations at block 420. For example, the ozone may be flowed concurrently with the flow of etching gases within the processing chamber. In another example, the ozone treatment may be performed between one or more deposition operations at block 410 and one or more etch operations at block 420. This may cause the deposition precursors to be immediately oxidized. In another example, the ozone treatment may be performed at a time interval after one or more deposition operations at block 410 and one or more etch operations at block 420.

세정 동작들에 사용된 세정 화학 물질들은 진공 펌프 시스템에서 증착 부산물 빌드업을 방지할 수도 있다. 이러한 세정 화학 물질들을 사용하는 실시 예들은 별도의 펌프들, 별도의 유입구들, 표면 코팅들, 펌프 가열, 및 보다 길고 보다 정확하게 측정된 퍼지 시간들을 수반하는 실시 예들을 포함하여, 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해 하나 이상의 전술한 실시 예들과 조합될 수도 있다. 예를 들어, 반응성 가스들은 펌프 컴포넌트들의 표면들을 상승된 온도로 가열하는 것과 동시에 세정 동작에서 하나 이상의 펌프들을 통해 흐를 수도 있고, 상승된 온도는 약 160 ℃ 이상, 약 80 ℃ 내지 약 500 ℃, 약 100 ℃ 내지 약 400 ℃, 약 120 ℃ 내지 약 300 ℃, 또는 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃이다. The cleaning chemistries used in the cleaning operations may also prevent deposition byproduct build-up in the vacuum pump system. Embodiments utilizing such cleaning chemistries may be combined with one or more of the embodiments described above to prevent deposition byproduct build-up, including embodiments involving separate pumps, separate inlets, surface coatings, pump heating, and longer and more precisely measured purge times. For example, the reactive gases may be flowed through one or more pumps in the cleaning operation simultaneously with heating the surfaces of the pump components to an elevated temperature, wherein the elevated temperature is greater than about 160 °C, about 80 °C to about 500 °C, about 100 °C to about 400 °C, about 120 °C to about 300 °C, or about 150 °C to about 250 °C.

가스 배출기Gas discharger

증착 전구체들 및 에칭 가스들은 진공 펌프 시스템의 러핑 펌프에 의해 프로세싱 챔버로부터 배기될 수도 있다. 증착 전구체들 및 에칭 가스들의 혼합은 러핑 펌프에서 원치 않은 증착을 발생시킬 수도 있고, 이는 펌프 장비에 손상을 초래할 수도 있다. 구체적으로, 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 진공 펌프 시스템의 고장을 유발할 수 있는 부산물들을 형성하도록 진공 펌프 시스템의 컴포넌트들과 반응할 수도 있다. 퍼지 가스 (예를 들어, N2) 가 러핑 펌프를 벤팅하도록 (vent) 사용될 수도 있더라도, 원치 않은 증착이 러핑 펌프 내에서, 특히 러핑 펌프의 이동 부품 상에서 여전히 발생할 수도 있다. 예를 들어, 원치 않은 증착은 러핑 펌프의 나중 스테이지에서 또는 러핑 펌프의 유출구에서 발생할 수도 있다. The deposition precursors and etching gases may be exhausted from the processing chamber by a roughing pump of the vacuum pump system. The mixing of the deposition precursors and etching gases may result in unwanted deposition in the roughing pump, which may result in damage to the pumping equipment. Specifically, the deposition precursors and etching gases may react with components of the vacuum pump system to form byproducts that may cause failure of the vacuum pump system. Even if a purge gas (e.g., N 2 ) may be used to vent the roughing pump, unwanted deposition may still occur within the roughing pump, particularly on moving parts of the roughing pump. For example, unwanted deposition may occur in later stages of the roughing pump or at the outlet of the roughing pump.

어떠한 이론에도 제한되지 않고, 고압 스폿들 (spots) 이 러핑 펌프의 유출구에 존재할 수도 있고, 이러한 고압 스폿들은 일반적으로 러핑 펌프의 나중 스테이지들에 근접한다. 배기된 가스들은 러핑 펌프로부터 배출되고, 대기압들 또는 거의 대기압으로 배출될 수도 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "거의 대기압 (near-atmospheric)" 압력들은 대기압 (즉, 760 Torr) 의 10 % 이내의 압력들이다. 러핑 펌프의 유출구 (예를 들어, 배출 포트) 에서 이러한 고압 스폿들의 결과로서, 이는 러핑 펌프의 유출구에서 배기된 가스들의 정체된 플로우를 초래할 수 있다. 이는 증착 전구체들 및 에칭 가스들로 하여금 상대적으로 긴 지속 기간 동안 러핑 펌프의 유출구에 유지되게 할 수도 있다. 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 혼합되고 원치 않은 증착을 유발할 만큼 충분히 오래 유지될 수도 있다. 게다가, 어떠한 특정한 이론에 의해 제한되지 않고, 진공 펌프 시스템의 다양한 스테이지들에서 보다 고압의 가스들은 반응들의 레이트를 상당히 상승시킬 수 있다. 구체적으로, 보다 고압 조건들은 아미노-실란들과 같은 증착 전구체들과 브롬화수소와 같은 에칭 가스들 사이의 반응들을 가속화할 수도 있는 한편, 보다 저압 조건들은 증착 전구체들과 에칭 가스들 사이의 반응들을 늦출 수도 있다. Without being limited by any theory, high pressure spots may exist at the outlet of the roughing pump, and these high pressure spots are typically close to the later stages of the roughing pump. The exhaust gases are exhausted from the roughing pump and may be exhausted at atmospheric pressures or near atmospheric pressures. As used herein, "near-atmospheric" pressures are pressures that are within 10% of atmospheric pressure (i.e., 760 Torr). As a result of these high pressure spots at the outlet of the roughing pump (e.g., the exhaust port), this may result in a stagnant flow of exhaust gases at the outlet of the roughing pump. This may cause the deposition precursors and etching gases to remain at the outlet of the roughing pump for a relatively long duration. The deposition precursors and etching gases may be mixed and remain long enough to cause undesirable deposition. Moreover, without being limited by any particular theory, higher pressure gases at various stages of the vacuum pump system can significantly increase the rate of reactions. Specifically, higher pressure conditions may accelerate reactions between deposition precursors, such as amino-silanes, and etching gases, such as hydrogen bromide, while lower pressure conditions may slow down reactions between deposition precursors and etching gases.

도 5는 저감 컴포넌트 (514) 와 유체로 연통하는 유출구 (512) 를 갖는 러핑 펌프 (510) 를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템 (500) 의 개략도이다. 진공 펌프 시스템 (500) 은 러핑 펌프 (510) 를 포함한다. 일부 구현 예들에서, 러핑 펌프 (510) 는 선택 가능한 부스터 펌프 (520) 와 결합될 수도 있고, 또는 선택 가능하게 부스터 펌프 (520) 를 포함할 수도 있다. 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 프로세싱 챔버 (미도시) 로부터 러핑 펌프 (510) 를 통해 배기될 수도 있다. 러핑 펌프 (510) 는 하나 이상의 이동 부품을 포함할 수도 있고, 하나 이상의 이동 부품은 회전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 구현 예들에서, N2와 같은 퍼지 가스 (530) 가 증착 전구체들 및 에칭 가스들의 러핑 펌프 (510) 를 벤팅하도록 러핑 펌프 (510) 를 통해 흐르도록 제공될 수도 있다. 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 에서 러핑 펌프 (510) 를 나갈 수도 있다. 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 는 배출 포트일 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들을 처리하기 위해 저감 컴포넌트 (514) 로 배출될 수도 있다. 파이프 (piping) 또는 튜빙 (tubing) 을 포함하는 라인 (516) 이 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 를 저감 컴포넌트 (514) 와 연결할 수도 있다. 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 에서 약 760 Torr의 배기 압력으로 배기될 수도 있다. 러핑 펌프 (510) 의 하나 이상의 스테이지들은 동작 동안 대기압 이하 (즉, 760 Torr 미만) 또는 저압들일 수도 있다. 저감 컴포넌트 (514) 와 러핑 펌프 (510) 사이의 라인 (516) 은 동작 동안 대기압 (즉, 약 760 Torr) 일 수도 있다. 부가적인 희석 가스 (540) (예를 들어, N2) 가 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 에 제공되더라도, 임의의 압력의 감소는 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 로부터 가스들을 효율적으로 배기하고 원치 않은 증착을 방지하기 위해 무시할 수 있을 것이다. 희석 가스 (540) 는 배기 가스들을 희석하도록 역할하고, 러핑 펌프 (510) 와 저감 컴포넌트 (514) 사이의 라인 (516) 은 단지 대기압보다 수 Torr 이하일 수도 있는, 소량의 진공 인력 (vacuum pull) 하에 있다. FIG. 5 is a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system (500) including a roughing pump (510) having an outlet (512) in fluid communication with a reduction component (514). The vacuum pump system (500) includes the roughing pump (510). In some implementations, the roughing pump (510) may be coupled with, or may optionally include, an optional booster pump (520). Deposition precursors and etching gases may be exhausted from a processing chamber (not shown) through the roughing pump (510). The roughing pump (510) may include one or more moving parts, and the one or more moving parts may include rotor components. In some implementations, a purge gas (530), such as N 2 , may be provided to flow through the roughing pump (510) to vent the roughing pump (510) of the deposition precursors and etching gases. The vented deposition precursors and etching gases may exit the roughing pump (510) at an outlet (512) of the roughing pump (510). The outlet (512) of the roughing pump (510) may be a discharge port. In some implementations, the vented deposition precursors and etching gases may be discharged to an abatement component (514) to treat the vented deposition precursors and etching gases. A line (516) comprising piping or tubing may connect the outlet (512) of the roughing pump (510) with the abatement component (514). The vented deposition precursors and etching gases may be exhausted from the outlet (512) of the roughing pump (510) at an exhaust pressure of about 760 Torr. One or more stages of the roughing pump (510) may be at sub-atmospheric pressure (i.e., less than 760 Torr) or low pressures during operation. The line (516) between the abatement component (514) and the roughing pump (510) may be at atmospheric pressure (i.e., about 760 Torr) during operation. Even if additional dilution gas (540) (e.g., N 2 ) is provided to the outlet (512) of the roughing pump (510), any decrease in pressure will be negligible to efficiently exhaust the gases from the outlet (512) of the roughing pump (510) and prevent unwanted deposition. The dilution gas (540) serves to dilute the exhaust gases, and the line (516) between the roughing pump (510) and the reduction component (514) is under a small vacuum pull, which may be only a few Torr below atmospheric pressure.

상기 논의된 바와 같이, 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 에서의 고압 조건들은 정체된 플로우를 초래할 수도 있고 배기된 가스들로 하여금 유지되게 할 수도 있고, 원치 않은 부산물 형성에 대한 반응 레이트를 상승시킬 수도 있다. 원치 않은 부산물들은 러핑 펌프 (510) 의 유출구 (512) 에 근접한 임의의 하나 이상의 이동 부품을 포함하여, 러핑 펌프 (510) 의 하나 이상의 이동 부품 상에 형성될 수도 있다. 이는 하나 이상의 이동 부품으로 하여금 멈추게 하고 진공 펌프 시스템 (500) 의 고장/손상으로 이어질 수 있다. As discussed above, high pressure conditions at the outlet (512) of the roughing pump (510) may result in stagnant flow, may cause exhaust gases to remain, and may increase the reaction rate for unwanted byproduct formation. The unwanted byproducts may form on one or more moving components of the roughing pump (510), including any one or more moving components proximate the outlet (512) of the roughing pump (510). This may cause the one or more moving components to stop and lead to failure/damage of the vacuum pump system (500).

본 개시에서, 하나 이상의 가스 배출기들은 가스들이 배기되는 러핑 펌프의 유출구에 제공될 수도 있다. 하나 이상의 가스 배출기들은 러핑 펌프의 유출구에서 압력을 감소시키도록 구성될 수도 있고, 하나 이상의 가스 배출기들은 러핑 펌프와 직렬로 연결되고 러핑 펌프로부터 다운스트림에 위치될 수도 있다. 러핑 펌프의 유출구에 근접한 하나 이상의 가스 배출기들은 러핑 펌프의 배기 압력을 감소시키도록 역할한다. 하나 이상의 가스 배출기들은 러핑 펌프의 유출구로부터 배기된 가스들을 효율적으로 배출하도록 흡입관을 생성하고, 이에 따라 러핑 펌프에서 배기 압력을 감소시킨다. In the present disclosure, one or more gas ejectors may be provided at an outlet of a roughing pump through which gases are exhausted. The one or more gas ejectors may be configured to reduce the pressure at the outlet of the roughing pump, and the one or more gas ejectors may be connected in series with the roughing pump and positioned downstream from the roughing pump. The one or more gas ejectors proximate the outlet of the roughing pump serve to reduce the exhaust pressure of the roughing pump. The one or more gas ejectors create a suction line to efficiently exhaust gases exhausted from the outlet of the roughing pump, thereby reducing the exhaust pressure in the roughing pump.

가스 배출기들은 다른 가스(들)를 운반하고 압축하기 위해 고압 가스(들)를 사용하는 펌프들이다. 가스 배출기들은 고속 제트 스트림 (high-velocity jet stream) 을 생성하고, 중간 속도로 이동하는 혼합된 스트림을 생성하도록 저압 스트림을 동반한다. 즉, 가스 배출기들은 이동 부품의 사용 없이 저압 가스를 압축하고 벤팅하기 위해 고압 가스를 사용한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 가스 배출기들은 또한 흡입기들, 벤츄리 제트들, 벤츄리 펌프들, 벤츄리 제트 배출기들, 제트 펌프들, 제트 믹서들, 제트 배출기들, 공기 배출기들, 및 이덕터들 (eductors) 로 지칭될 수도 있다. Gas ejectors are pumps that use high-pressure gas(es) to transport and compress other gas(es). Gas ejectors produce a high-velocity jet stream and entrain a low-pressure stream to produce a mixed stream moving at an intermediate velocity. That is, gas ejectors use high-pressure gas to compress and vent a low-pressure gas without the use of moving parts. As used herein, gas ejectors may also be referred to as aspirators, venturi jets, venturi pumps, venturi jet ejectors, jet pumps, jet mixers, jet ejectors, air ejectors, and eductors.

본 개시의 하나 이상의 가스 배출기들은 러핑 펌프로부터 가스들을 효율적으로 배기하고 러핑 펌프의 유출구에서 압력을 감소시키기 위해 "벤츄리 효과 (venturi effect)"를 활용하는 벤츄리 펌프들일 수도 있다. "벤츄리 효과"는 유체가 채널의 제한된 부분을 통해 흐를 때 발생하는 유체 압력의 감소이다. 도 6은 일부 구현 예들에 따른 벤츄리 펌프 (600) 의 길이에 걸친 압력 경사를 도시하는 예시적인 벤츄리 펌프 (600) 의 단면 개략도이다. 주입 가스가 고속 및 고 유입구 압력에서 동기 플로우 (motive flow) 로서 도입된다. 벤츄리 펌프 (600) 의 바디가 수렴 동기 섹션 (converging motive section) (610), 발산 배출 섹션 (diverging discharge section) (620), 및 수렴 동기 섹션 (610) 과 발산 배출 섹션 (620) 사이의 벤츄리 갭 (630) 을 포함한다. 수렴 동기 섹션 (610) 은 고압 가스 스트림의 유속 (fluid velocity) 을 상승시킨다. 유속의 상승은 저압 가스 스트림을 끌어당기기 위해 흡입력을 제공하는 저압 존을 발생시킨다. 저압 존은 벤츄리 펌프 (600) 의 흡입 포트 (640) 에 제공될 수도 있고, 흡입 포트 (640) 는 수렴 동기 섹션 (610) 과 유체로 연통한다. 흡입 포트 (640) 는 진공 또는 감소된 압력을 필요로 하는 디바이스에 연결될 수도 있다. 저압 가스 스트림은 수렴 동기 섹션 (610) 에서 고압 가스 스트림과 혼합된다. 혼합된 가스 스트림은 수렴 동기 섹션 (610) 으로부터 다운스트림에 위치된 벤츄리 갭 (630) 을 통해 운반된다. 벤츄리 갭 (630) 은 혼합된 가스 스트림이 고 유속으로 고압으로 유지되는 벤츄리 펌프 (600) 의 바디의 수축된 부분이다. 이어서 혼합된 가스 스트림은 발산 배출 섹션 (620) 을 통해 흐르고 유속을 감소시키고 압력을 상승시키는, 이에 따라 혼합된 가스 스트림을 압축한다. 이는 벤츄리 펌프 (600) 로 하여금 흡입 포트 (640) 의 압력보다 큰 압력으로 혼합된 가스 스트림을 배출하게 한다. One or more of the gas ejectors of the present disclosure may be venturi pumps that utilize the "venturi effect" to efficiently exhaust gases from a roughing pump and reduce the pressure at the outlet of the roughing pump. The "venturi effect" is a reduction in fluid pressure that occurs when a fluid flows through a restricted portion of a channel. FIG. 6 is a cross-sectional schematic diagram of an exemplary venturi pump (600) illustrating a pressure gradient across the length of the venturi pump (600) according to some implementations. An injection gas is introduced as a motive flow at a high velocity and high inlet pressure. The body of the venturi pump (600) includes a converging motive section (610), a diverging discharge section (620), and a venturi gap (630) between the converging motive section (610) and the diverging discharge section (620). The converging section (610) increases the fluid velocity of the high-pressure gas stream. The increase in velocity creates a low-pressure zone that provides suction to draw in the low-pressure gas stream. The low-pressure zone may be provided at a suction port (640) of the venturi pump (600), which is in fluid communication with the converging section (610). The suction port (640) may be connected to a device requiring a vacuum or reduced pressure. The low-pressure gas stream is mixed with the high-pressure gas stream in the converging section (610). The mixed gas stream is conveyed through a venturi gap (630) located downstream from the converging section (610). The venturi gap (630) is a constricted portion of the body of the venturi pump (600) where the mixed gas stream is maintained at a high pressure and high velocity. The mixed gas stream then flows through the divergent discharge section (620) which reduces the velocity and increases the pressure, thereby compressing the mixed gas stream. This causes the venturi pump (600) to discharge the mixed gas stream at a pressure greater than the pressure of the suction port (640).

통상적으로, 가스 배출기들 또는 벤츄리 펌프들은 다수의 대규모 산업 적용 예들에서 사용된다. 일 예에서, 벤츄리 펌프들은 식품 산업에서 분말들, 펠릿들 (pellets), 및 벌크 고체들을 전달하고 이동시키도록 사용된다. 또 다른 예에서, 벤츄리 펌프들은 픽-앤-플레이스 (pick-and-place) 동작들을 위해 진공을 끌어당길 수 있다. 또 다른 예에서, 벤츄리 펌프들은 발전소 산업에서 증기를 배기하는 역할을 한다. 또 다른 예에서, 벤츄리 펌프들은 제트 엔진 또는 로켓 엔진에서 연료 또는 연소 압력을 결정하는데 사용된다. Typically, gas ejectors or venturi pumps are used in many large-scale industrial applications. In one example, venturi pumps are used in the food industry to convey and move powders, pellets, and bulk solids. In another example, venturi pumps can draw a vacuum for pick-and-place operations. In another example, venturi pumps serve to exhaust steam in the power plant industry. In another example, venturi pumps are used to determine fuel or combustion pressure in jet or rocket engines.

그러나, 본 개시의 하나 이상의 벤츄리 펌프들은 러핑 펌프의 배기부에서 압력을 감소시키고 러핑 펌프에서 증착을 제한하도록 반도체 프로세싱 장치의 진공 펌프 시스템과 함께 사용된다. 하나 이상의 벤츄리 펌프들은 진공 펌프 시스템의 1 차 펌프 또는 러핑 펌프와 직렬로 연결된다. 하나 이상의 벤츄리 펌프들을 포함하는 진공 펌프 시스템들의 예들이 도 7, 도 8a, 도 8b, 및 도 8c에 도시된다. 반도체 프로세싱 장치는 증착 동작 및 에칭 동작을 수행하기 위한 프로세싱 챔버를 포함할 수도 있다. However, one or more venturi pumps of the present disclosure are used in conjunction with a vacuum pump system of a semiconductor processing apparatus to reduce the pressure in the exhaust of the roughing pump and to limit deposition in the roughing pump. The one or more venturi pumps are connected in series with a primary pump or a roughing pump of the vacuum pump system. Examples of vacuum pump systems including one or more venturi pumps are illustrated in FIGS. 7, 8A, 8B, and 8C. The semiconductor processing apparatus may also include a processing chamber for performing a deposition operation and an etching operation.

대안적으로, 복수의 벤츄리 펌프들이 진공 펌프 시스템의 1 차 펌프 또는 배압 펌프로서 동작한다. 복수의 벤츄리 펌프들은 멀티-스테이지 벤츄리 배압 펌프를 제공하기 위해 직렬로 그리고/또는 병렬로 연결될 수도 있다. 복수의 벤츄리 펌프들은 프로세싱 챔버의 배기부에 연결될 수도 있고, 프로세싱 챔버는 증착 동작 및 에칭 동작을 수행하도록 구성된다. 복수의 벤츄리 펌프들은 프로세싱 챔버로부터 증착 전구체들 및 에칭 가스들을 배기하도록 역할할 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 복수의 벤츄리 펌프들은 프로세싱 챔버를 "부분적인 (partial)" 진공 또는 "러프 (rough)" 진공으로 만들도록 구성될 수도 있고, 프로세싱 챔버는 약 1 Torr와 대기압 사이의 압력이 될 수도 있다. 러핑 펌프를 사용하는 대신, 복수의 벤츄리 펌프들은 어떠한 이동 부품도 없는 것을 제외하고 러핑 펌프와 동일하거나 유사한 기능을 할 수 있다. 일부 구현 예들에서, 복수의 벤츄리 펌프들의 수는 약 2 내지 약 6일 수도 있다. 진공 펌프 시스템에서 1 차 펌프로서 복수의 벤츄리 펌프들을 사용하는 것은 증착 전구체들 및 에칭 가스들로부터 원치 않은 부산물 형성을 방지할 수 있다. 프로세싱 챔버를 위한 배압 펌프 또는 1 차 펌프로서 복수의 벤츄리 펌프들을 사용하는 진공 펌프 시스템의 예가 도 9에 도시된다. Alternatively, a plurality of venturi pumps operate as the primary pump or backing pump of the vacuum pump system. The plurality of venturi pumps may be connected in series and/or in parallel to provide a multi-stage venturi backing pump. The plurality of venturi pumps may be connected to an exhaust of a processing chamber, wherein the processing chamber is configured to perform a deposition operation and an etching operation. The plurality of venturi pumps may serve to exhaust deposition precursors and etching gases from the processing chamber. In some implementations, the plurality of venturi pumps may be configured to bring the processing chamber to a "partial" vacuum or a "rough" vacuum, wherein the processing chamber may be at a pressure between about 1 Torr and atmospheric pressure. Instead of using a roughing pump, the plurality of venturi pumps may perform the same or similar function as a roughing pump, except that there are no moving parts. In some implementations, the number of the plurality of venturi pumps may be from about 2 to about 6. Using multiple venturi pumps as primary pumps in a vacuum pump system can prevent unwanted byproduct formation from deposition precursors and etching gases. An example of a vacuum pump system using multiple venturi pumps as backing pumps or primary pumps for a processing chamber is illustrated in FIG. 9.

일부 구현 예들에서, 벤츄리 펌프는 반도체 프로세싱 장치의 펌프 장비와 함께 설치하기 위한 커넥터들 또는 부품으로 구성될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 벤츄리 펌프는 저감 컴포넌트/시스템과 러핑 펌프 사이에 있을 수도 있고, 벤츄리 펌프는 러핑 펌프의 다운스트림 및 저감 컴포넌트/시스템의 업스트림에 위치된다. 도 7은 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템에 연결하도록 구성된 컴포넌트들을 갖는 예시적인 벤츄리 펌프 (700) 를 도시한다. 도 7에서, 제 1 커넥터 (710) 가 벤츄리 펌프 (700) 를 러핑 펌프 (미도시) 의 유출구에 연결하도록 역할한다. 제 1 커넥터 (710) 는 러핑 펌프로부터 배기된 가스들을 수용하고, 배기된 가스들은 벤팅된 증착 전구체들 및 프로세싱 장치의 에칭 가스들을 포함할 수도 있다. 제 2 커넥터 (720) 가 높은 유입구 압력에서 동기 플로우로서 주입 가스를 수용하도록 역할한다. 주입 가스는 벤츄리 펌프 (700) 의 바디를 통해 제공된다. 주입 가스는 제 1 커넥터 (710) 로부터 수용된 러핑 펌프의 배기 가스들과 혼합된다. 일부 구현 예들에서, 주입 가스는 헬륨 (He), N2, 또는 청정 건조 공기 (clean dry air) 와 같은 불활성 가스를 포함한다. 제 3 커넥터 (730) 가 벤츄리 펌프 (700) 로부터 배출된 가스들을 처리하기 위해 저감 컴포넌트로의 연결을 제공한다. 이러한 가스들은 예를 들어, 웨이퍼 프로세싱 동작 및/또는 세정 동작 동안 사용될 수도 있는 주입 가스 (예를 들어, N2), 증착 전구체들 (예를 들어, 아미노-실란들), 에칭 가스들 (예를 들어, HBr), 퍼지 가스, 및 반응성 가스들 (예를 들어, CH2F2, CF4, Cl2, SiCl4, NF3, O2, O3, 등) 을 포함할 수도 있다. 따라서, 벤츄리 펌프 (700) 는 ALD 프로세싱 장치와 같은 반도체 프로세싱 장치의 러핑 펌프에 연결하고, 설비 저감 컴포넌트/시스템에 연결하기 위한 하나 이상의 커넥터들을 구비할 수도 있다. 벤츄리 펌프 (700) 를 사용하여, 러핑 펌프로부터의 배기 가스들은 감소된 압력으로 수용되고 상승된 압력으로 벤츄리 펌프 (700) 로부터 배출된다. 벤츄리 펌프 (700) 는 러핑 펌프의 이동 부품으로부터 가스들을 효율적으로 배기하고 러핑 펌프 내의 증착을 방지하도록 역할한다. In some implementations, the venturi pump may be configured with connectors or components for installation with the pump equipment of the semiconductor processing apparatus. In some implementations, the venturi pump may be between the abatement component/system and the roughing pump, with the venturi pump being located downstream of the roughing pump and upstream of the abatement component/system. FIG. 7 illustrates an exemplary venturi pump (700) having components configured to connect to a vacuum pump system according to some implementations. In FIG. 7, a first connector (710) serves to connect the venturi pump (700) to an outlet of a roughing pump (not shown). The first connector (710) receives exhaust gases from the roughing pump, which may include vented deposition precursors and etching gases of the processing apparatus. A second connector (720) serves to receive an inlet gas as a synchronous flow at a high inlet pressure. An inlet gas is provided through the body of the venturi pump (700). The inlet gas is mixed with exhaust gases of the roughing pump received from the first connector (710). In some implementations, the inlet gas comprises an inert gas, such as helium (He), N 2 , or clean dry air. A third connector (730) provides a connection to an abatement component to process gases exhausted from the venturi pump (700). Such gases may include, for example, inlet gases (e.g., N 2 ), deposition precursors (e.g., amino-silanes), etching gases (e.g., HBr), purge gases, and reactive gases (e.g., CH 2 F 2 , CF 4 , Cl 2 , SiCl 4 , NF 3 , O 2 , O 3 , etc.) that may be used during wafer processing operations and/or cleaning operations. Accordingly, the venturi pump (700) may be connected to a roughing pump of a semiconductor processing device, such as an ALD processing device, and may also have one or more connectors for connection to a facility abatement component/system. Using the venturi pump (700), exhaust gases from the roughing pump are received at a reduced pressure and discharged from the venturi pump (700) at an elevated pressure. The venturi pump (700) serves to efficiently exhaust gases from the moving parts of the roughing pump and prevent deposition within the roughing pump.

도 8a는 일부 구현 예들에 따른 가스 배출기와 직렬로 연결되도록 수정된 러핑 펌프 (810) 를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템 (800a) 의 개략도를 도시한다. 일부 구현 예들에서, 가스 배출기는 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 을 포함한다. 진공 펌프 시스템 (800) 은 러핑 펌프 (810) 를 포함한다. 일부 구현 예들에서, 러핑 펌프 (810) 는 선택 가능한 부스터 펌프 (840) 와 결합될 수도 있고, 또는 선택 가능하게 부스터 펌프 (840) 를 포함할 수도 있다. 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 프로세싱 챔버로부터 러핑 펌프 (810) 를 통해 배기될 수도 있다. 러핑 펌프 (810) 는 하나 이상의 이동 부품을 포함할 수도 있고, 하나 이상의 이동 부품은 회전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 구현 예들에서, N2와 같은 퍼지 가스 (830) 가 러핑 펌프 (810) 를 통해 흐르고 증착 전구체들 및 에칭 가스들의 러핑 펌프 (810) 를 벤팅하도록 제공될 수도 있다. 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서 러핑 펌프 (810) 를 나갈 수도있다. 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 는 배출 포트일 수도 있다. FIG. 8A illustrates a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system (800a) including a roughing pump (810) modified to be connected in series with a gas ejector according to some implementations. In some implementations, the gas ejector includes one or more venturi pumps (820). The vacuum pump system (800) includes the roughing pump (810). In some implementations, the roughing pump (810) may be coupled with, or may optionally include, a booster pump (840). Deposition precursors and etching gases may be exhausted from the processing chamber through the roughing pump (810). The roughing pump (810) may include one or more moving parts, and the one or more moving parts may include rotor components. In some implementations, a purge gas (830), such as N 2 , may be provided to flow through the roughing pump (810) and vent the roughing pump (810) of the deposition precursors and etching gases. The vented deposition precursors and etching gases may exit the roughing pump (810) at an outlet (812) of the roughing pump (810). The outlet (812) of the roughing pump (810) may be a discharge port.

하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 이 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 또는 배출 포트에 연결될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 의 저압 존으로 이어지는 흡입 포트 (822) 가 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에 연결될 수도 있다. 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 은 러핑 펌프 (810) 와 직렬로 연결되고 러핑 펌프 (810) 의 다운스트림에 위치된다. 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 은 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서 압력을 감소시키도록 구성된다. 통상적으로, 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 대략 대기압 또는 거의 대기압인 배기 압력에서 러핑 펌프 (810) 로부터 배기된다. 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 을 사용하여, 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서의 배기 압력은 대기압보다 상당히 낮게 감소된다. 예를 들어, 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서의 배기 압력은 약 380 Torr 이하, 약 250 Torr 이하, 또는 약 200 Torr 이하이다. 감소된 배기 압력은 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서 증착 부산물 형성을 방지하거나 그렇지 않으면 제한할 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 은 러핑 펌프 (810) 자체의 다양한 단계들에서 전체 압력을 감소시킨다. One or more venturi pumps (820) may be connected to an outlet (812) or exhaust port of the roughing pump (810). In some implementations, a suction port (822) leading to a low pressure zone of the one or more venturi pumps (820) may be connected to the outlet (812) of the roughing pump (810). The one or more venturi pumps (820) are connected in series with the roughing pump (810) and positioned downstream of the roughing pump (810). The one or more venturi pumps (820) are configured to reduce the pressure at the outlet (812) of the roughing pump (810). Typically, the deposition precursors and etching gases are exhausted from the roughing pump (810) at an exhaust pressure that is about atmospheric pressure or near atmospheric pressure. Using one or more venturi pumps (820), the exhaust pressure at the outlet (812) of the roughing pump (810) is reduced to significantly below atmospheric pressure. For example, the exhaust pressure at the outlet (812) of the roughing pump (810) is less than about 380 Torr, less than about 250 Torr, or less than about 200 Torr. The reduced exhaust pressure may prevent or otherwise limit the formation of deposition byproducts at the outlet (812) of the roughing pump (810). In some implementations, the one or more venturi pumps (820) reduce the overall pressure in the various stages of the roughing pump (810) itself.

상기 기술된 벤츄리 펌프들의 양태들은 도 8a의 벤츄리 펌프 (820) 에 적용될 수도 있다. 도 5의 진공 펌프 시스템이 도 8a의 수정된 진공 펌프 시스템 (800a) 을 제공하기 위해 도 7의 벤츄리 펌프의 하나 이상의 커넥터들에 부착되도록 수정될 수도 있다. 도 8a의 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 은 흡입 포트 (822) 내에 저압 존을 생성하는 고압 가스 스트림을 제공하여, 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들을 끌어당기는 흡입 플로우를 발생시킨다. 구체적으로, 주입 가스는 벤츄리 펌프들 (820) 각각의 바디 내로 흐른다. 일부 구현 예들에서, 주입 가스는 헬륨 (He), 청정 건조 공기, 또는 N2와 같은 불활성 가스를 포함한다. 일부 구현 예들에서, 주입 가스는 약 40 psig 내지 약 80 psig의 압력으로 흐른다. 일부 구현 예들에서, 주입 가스는 상온에서 또는 상승된 온도로 흐른다. 예를 들어, 주입 가스는 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도로 흐른다. 주입 가스는 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들을 동반하고, 이와 혼합할 수도 있다. 이어서 혼합된 가스들은 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 로부터 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 의 유출구 (824) 에 연결되도록 구성된 저감 컴포넌트 (814) 로 효율적으로 배기된다. 저감 컴포넌트 (814) 는 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들을 포함하는 혼합된 가스들을 처리하도록 구성된다. 상기 기술된 벤츄리 효과를 이용하여, 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 의 유출구 (824) 에서의 배기 압력은 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서의 배기 압력보다 클 수도 있고, 벤츄리 펌프 (820) 의 유출구 (824) 에서의 배기 압력은 대기압 또는 거의 대기압일 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 벤츄리 펌프들 (820) 의 유출구 (824) 에서의 배기 압력은 약 525 Torr 이상, 약 600 Torr 이상, 약 700 Torr 이상, 또는 약 760 Torr 이상이다. Aspects of the venturi pumps described above may also be applied to the venturi pump (820) of FIG. 8a. The vacuum pump system of FIG. 5 may be modified to attach to one or more connectors of the venturi pump of FIG. 7 to provide a modified vacuum pump system (800a) of FIG. 8a. The one or more venturi pumps (820) of FIG. 8a provide a high pressure gas stream that creates a low pressure zone within the suction port (822) to generate an intake flow that draws in the venturi deposition precursors and etching gases. Specifically, an inlet gas flows into the body of each of the venturi pumps (820). In some implementations, the inlet gas comprises helium (He), clean dry air, or an inert gas, such as N 2 . In some implementations, the inlet gas flows at a pressure of about 40 psig to about 80 psig. In some implementations, the inlet gas flows at room temperature or at an elevated temperature. For example, the inlet gas flows at a temperature of about 20° C. to about 100° C. The inlet gas may entrain and mix with the vented deposition precursors and etching gases. The mixed gases are then efficiently exhausted from the one or more venturi pumps (820) to an abatement component (814) configured to be connected to an outlet (824) of the one or more venturi pumps (820). The abatement component (814) is configured to process the mixed gases including the vented deposition precursors and etching gases. Utilizing the venturi effect described above, the exhaust pressure at the outlet (824) of the one or more venturi pumps (820) may be greater than the exhaust pressure at the outlet (812) of the roughing pump (810), and the exhaust pressure at the outlet (824) of the venturi pump (820) may be at or near atmospheric pressure. For example, the exhaust pressure at the outlet (824) of one or more venturi pumps (820) is greater than or equal to about 525 Torr, greater than or equal to about 600 Torr, greater than or equal to about 700 Torr, or greater than or equal to about 760 Torr.

진공 펌프 시스템의 다른 설계들 또는 구현 예들은 벤츄리 펌프와 같은 가스 배출기를 진공 펌프 시스템 내로 통합할 수도 있다. 도 8b는 일부 구현 예들에 따른 가스 배출기와 직렬로 연결된 러핑 펌프 (810) 를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템 (800b) 의 개략도를 도시한다. 가스 배출기는 벤츄리 펌프 (850) 일 수도 있다. 진공 펌프 시스템 (800b) 은 러핑 펌프 (810) 를 포함하고, 선택 가능하게 상기 기술된 바와 같이 부스터 펌프 (840) 를 포함한다. 도 8b에서, 벤츄리 펌프 (850) 는 바디를 포함하고, 바디는 수렴 동기 섹션, 발산 배출 섹션, 및 수렴 동기 섹션과 발산 배출 섹션 사이의 벤츄리 갭을 포함한다. 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 벤츄리 펌프 (850) 의 흡입 포트 (822) 에 연결되는 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 로 벤팅된다. 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들은 이어서 흡입 포트 (822) 로부터 벤츄리 펌프 (850) 의 수렴 동기 섹션으로 끌어당겨진다. 고압 가스 스트림이 수렴 동기 섹션에 주입 가스를 주입함으로써 도입된다. 주입 가스는 수렴 동기 섹션에서 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들과 혼합되고, 혼합된 가스들은 벤츄리 갭을 통해 흐르고 발산하는 배출 섹션에서 배출된다. 일부 구현 예들에서, 벤츄리 펌프 (850) 는 내부식성 재료를 포함하거나 내부식성 재료로 코팅된다. 이 방식으로, 벤츄리 펌프 (850) 는 플라즈마 에칭 프로세스에 수반되는 유독한 화학 물질들로부터 보호된다. Other designs or implementations of the vacuum pump system may integrate a gas ejector, such as a venturi pump, into the vacuum pump system. FIG. 8b illustrates a schematic of an exemplary vacuum pump system (800b) including a roughing pump (810) connected in series with a gas ejector according to some implementations. The gas ejector may be a venturi pump (850). The vacuum pump system (800b) includes the roughing pump (810) and optionally a booster pump (840) as described above. In FIG. 8b, the venturi pump (850) includes a body, the body including a converging motive section, a diverging motive section, and a venturi gap between the converging motive section and the diverging motive section. Deposition precursors and etching gases are vented to an outlet (812) of the roughing pump (810), which is connected to an intake port (822) of the venturi pump (850). The vented deposition precursors and etching gases are then drawn from the intake port (822) into the converging section of the venturi pump (850). A high pressure gas stream is introduced into the converging section by injecting an inlet gas. The inlet gas is mixed with the vented deposition precursors and etching gases in the converging section, and the mixed gases flow through the venturi gap and are exhausted in the diverging exhaust section. In some implementations, the venturi pump (850) comprises a corrosion resistant material or is coated with a corrosion resistant material. In this manner, the venturi pump (850) is protected from toxic chemicals associated with the plasma etching process.

도 8c는 일부 구현 예들에 따른 복수의 가스 배출기들 (860a, 860b) 과 직렬로 연결된 러핑 펌프 (810) 를 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템 (800c) 의 개략도를 도시한다. 복수의 가스 배출기들 (860a, 860b) 은 서로 직렬로 또는 병렬로 연결될 수도 있는 복수의 스테이지들의 가스 배출기들을 제공할 수도 있다. 복수의 가스 배출기들 (860a, 860b) 은 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서 배기 압력을 더 감소시키도록 역할할 수도 있다. 또한, 복수의 가스 배출기들 (860a, 860b) 은 벤팅된 증착 전구체들 및 에칭 가스들이 러핑 펌프 (810) 로부터 효율적으로 배기될 수도 있도록 러핑 펌프 (810) 의 유출구 (812) 에서 흡입 플로우를 더 증가시키도록 역할할 수도 있다. FIG. 8c illustrates a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system (800c) including a roughing pump (810) connected in series with a plurality of gas evacuators (860a, 860b) according to some implementation examples. The plurality of gas evacuators (860a, 860b) may provide multiple stages of gas evacuators, which may be connected in series or in parallel with one another. The plurality of gas evacuators (860a, 860b) may serve to further reduce the exhaust pressure at the outlet (812) of the roughing pump (810). Additionally, the plurality of gas evacuators (860a, 860b) may serve to further increase the suction flow at the outlet (812) of the roughing pump (810) such that vented deposition precursors and etching gases may be efficiently exhausted from the roughing pump (810).

하나 이상의 가스 배출기들 또는 벤츄리 펌프들을 배압 펌프에 통합하는 것은 진공 펌프 시스템에서 증착 부산물 빌드업을 방지할 수도 있다. 이러한 가스 배출기들을 사용하는 실시 예들은 별도의 펌프들, 별도의 유입구들, 표면 코팅들, 펌프 가열, 보다 길고 보다 정확하게 측정된 퍼지 시간들, 및 세정 화학 물질들을 수반하는 실시 예들을 포함하여, 증착 부산물 빌드업을 방지하기 위해 하나 이상의 전술한 실시 예들과 조합될 수도 있다. 일 예에서, 불소, 염소, 산소, 오존, 또는 이들의 조합들의 플라즈마-활성화된 종과 같은 반응성 가스들은 세정 동작에서 러핑 펌프를 통해 흐를 수도 있고, 반응성 가스들은 하나 이상의 벤츄리 펌프들에 연결된 1 차 펌프의 유출구에서 남아있는 증착 전구체들 및 에칭 가스들과 함께 벤팅된다. 또 다른 예에서, 펌프 컴포넌트들의 표면들은 상승된 온도로 가열될 수도 있는 한편, 펌프 컴포넌트들은 하나 이상의 벤츄리 펌프들에 연결된 1 차 펌프의 유출구에서 증착 전구체들 및 에칭 가스들을 벤팅한다. Integrating one or more gas evacuators or venturi pumps into the backing pump may also prevent deposition byproduct buildup in the vacuum pump system. Embodiments utilizing such gas evacuators may be combined with one or more of the aforementioned embodiments to prevent deposition byproduct buildup, including embodiments involving separate pumps, separate inlets, surface coatings, pump heating, longer and more precisely measured purge times, and cleaning chemistries. In one example, reactive gases, such as plasma-activated species of fluorine, chlorine, oxygen, ozone, or combinations thereof, may flow through the roughing pump in the cleaning operation, and the reactive gases are vented along with remaining deposition precursors and etching gases at the outlet of a primary pump connected to one or more venturi pumps. In another example, the surfaces of the pump components may be heated to an elevated temperature while the pump components vent deposition precursors and etching gases at the outlet of a primary pump connected to one or more venturi pumps.

도 9는 일부 구현 예들에 따른 진공 펌프 시스템 (900) 의 멀티-스테이지 벤츄리 배압 펌프 (910) 로서 동작하는 복수의 벤츄리 펌프들 (920a, 920b, 및 920c) 을 포함하는 예시적인 진공 펌프 시스템 (900) 의 개략도를 도시한다. 진공 펌프 시스템 (900) 이 러핑 펌프를 대체하는 멀티-단계 벤츄리 배압 펌프 (910) 를 포함한다. 멀티-단계 벤츄리 배압 펌프 (910) 는 직렬로 연결된 복수의 벤츄리 펌프들 (920a, 920b, 920c) 을 포함한다. 멀티-단계 벤츄리 배압 펌프 (910) 는 기능적으로 효과적인 러핑 펌프로서 역할하고, 터보분자 펌프 (930) 에 유체로 커플링된다.FIG. 9 illustrates a schematic diagram of an exemplary vacuum pump system (900) including a plurality of venturi pumps (920a, 920b, and 920c) operating as a multi-stage venturi backing pump (910) according to some implementation examples. The vacuum pump system (900) includes a multi-stage venturi backing pump (910) replacing a roughing pump. The multi-stage venturi backing pump (910) includes a plurality of venturi pumps (920a, 920b, 920c) connected in series. The multi-stage venturi backing pump (910) functions as a functionally effective roughing pump and is fluidly coupled to a turbomolecular pump (930).

결론conclusion

전술한 기술 (description) 에서, 제시된 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시되었다. 개시된 실시 예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부가 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 개시된 실시 예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시 예들이 구체적인 실시 예들과 함께 기술되었지만, 이는 개시된 실시 예들을 제한하는 것으로 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다.In the foregoing description, numerous specific details have been set forth in order to provide a thorough understanding of the disclosed embodiments. The disclosed embodiments may be practiced without some or all of these specific details. In other instances, well-known process operations have not been described in detail so as not to unnecessarily obscure the disclosed embodiments. While the disclosed embodiments have been described in conjunction with specific embodiments, it will be understood that this is not intended to limit the disclosed embodiments.

전술한 실시 예들이 이해의 명확성의 목적들을 위해 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 본 실시 예들의 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 주의해야 한다. 따라서, 본 실시 예들은 예시적이고, 제한적이지 않은 것으로 간주될 것이며, 실시 예들은 본 명세서에 주어진 세부사항들로 한정되지 않을 것이다. Although the foregoing embodiments have been described in some detail for purposes of clarity of understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. It should be noted that there are many alternative ways of implementing the processes, systems, and devices of the present embodiments. Accordingly, the present embodiments are to be considered as illustrative and not restrictive, and the embodiments are not to be limited to the details given herein.

Claims (40)

프로세싱 챔버;
하나 이상의 에칭 가스들을 상기 프로세싱 챔버 내로 도입하도록 구성된 에칭 가스 전달 시스템;
하나 이상의 증착 전구체들을 상기 프로세싱 챔버 내로 도입하도록 구성된 증착 전구체 전달 시스템;
상기 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 진공 펌프 시스템으로서,
제 1 러핑 펌프 (roughing pump);
제 2 러핑 펌프로서, 상기 진공 펌프 시스템은 상기 제 1 러핑 펌프를 통해 상기 하나 이상의 에칭 가스들을 지향시키고 상기 제 2 러핑 펌프를 통해 상기 하나 이상의 증착 전구체들을 지향시키도록 구성되는, 상기 제 2 러핑 펌프;
상기 제 1 러핑 펌프 및 상기 제 2 러핑 펌프 중 하나 또는 모두와 유체로 연통하는 터보분자 (turbomolecular) 펌프;
상기 프로세싱 챔버와 유체로 연통하고 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 하나 이상의 에칭 가스들 및 상기 하나 이상의 증착 전구체들을 수용하도록 구성된 포어라인 (foreline); 및
상기 포어라인에 커플링되고 제 1 위치에서 상기 제 1 러핑 펌프를 통해 상기 하나 이상의 에칭 가스들을 지향시키도록 구성되고 제 2 위치에서 상기 제 2 러핑 펌프를 통해 상기 하나 이상의 증착 전구체들을 지향시키도록 구성된 밸브를 포함하는, 상기 진공 펌프 시스템; 및
상기 증착 전구체 전달 시스템과 유체로 연통하는 방향 전환 (divert) 라인으로서, 상기 방향 전환 라인은 상기 증착 전구체 전달 시스템으로부터 상기 제 2 러핑 펌프를 통해 증착 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 방향 전환하도록 구성되는, 상기 방향 전환 라인을 포함하는, 장치.
processing chamber;
An etching gas delivery system configured to introduce one or more etching gases into the processing chamber;
A deposition precursor delivery system configured to introduce one or more deposition precursors into the processing chamber;
A vacuum pump system in fluid communication with the above processing chamber,
1st roughing pump;
As a second roughing pump, the vacuum pump system is configured to direct the one or more etching gases through the first roughing pump and to direct the one or more deposition precursors through the second roughing pump;
A turbomolecular pump in fluid communication with one or both of the first roughing pump and the second roughing pump;
a foreline in fluid communication with said processing chamber and configured to receive said one or more etching gases and said one or more deposition precursors from said processing chamber; and
a vacuum pump system comprising a valve coupled to the foreline and configured to direct the one or more etching gases through the first roughing pump at a first location and configured to direct the one or more deposition precursors through the second roughing pump at a second location; and
A device comprising a divert line in fluid communication with the deposition precursor delivery system, the divert line configured to divert deposition precursors not used in a deposition cycle from the deposition precursor delivery system through the second roughing pump.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 러핑 펌프는 상기 제 1 러핑 펌프에 병렬로 연결되고, 상기 제 1 러핑 펌프 및 상기 제 2 러핑 펌프는 각각 상기 포어 라인의 다운스트림에 제공되는, 장치.
In paragraph 1,
The device wherein the second roughing pump is connected in parallel to the first roughing pump, and the first roughing pump and the second roughing pump are each provided downstream of the foreline.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세싱 챔버 내에서 상기 하나 이상의 에칭 가스들을 사용하여 하나 이상의 에칭 처리들을 수행하는 동작, 상기 진공 펌프 시스템을 사용하여 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 하나 이상의 에칭 가스들을 배기하는 동작, 상기 프로세싱 챔버 내에서 상기 하나 이상의 증착 전구체들을 사용하여 상기 증착 사이클의 하나 이상의 증착 처리들을 수행하는 동작, 및 상기 진공 펌프 시스템을 사용하여 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 하나 이상의 증착 전구체들을 배기하는 동작을 수행하도록 구성되는 제어기를 포함하는, 장치.
In paragraph 1,
An apparatus comprising a controller configured to perform an operation of performing one or more etching processes using the one or more etching gases within the processing chamber, an operation of exhausting the one or more etching gases from the processing chamber using the vacuum pump system, an operation of performing one or more deposition processes of the deposition cycle using the one or more deposition precursors within the processing chamber, and an operation of exhausting the one or more deposition precursors from the processing chamber using the vacuum pump system.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 에칭 가스들은 브롬화수소 (HBr) 를 포함하고 상기 하나 이상의 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함하는, 장치.
In paragraph 1,
A device wherein said one or more etching gases comprise hydrogen bromide (HBr) and said one or more deposition precursors comprise an amino-silane precursor.
프로세싱 챔버;
하나 이상의 에칭 가스들을 상기 프로세싱 챔버 내로 도입하도록 구성된 에칭 가스 전달 시스템;
하나 이상의 증착 전구체들을 상기 프로세싱 챔버 내로 도입하도록 구성된 증착 전구체 전달 시스템;
상기 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 진공 펌프 시스템으로서, 상기 진공 펌프 시스템은:
제 1 러핑 펌프로서, 상기 진공 펌프 시스템은 상기 제 1 러핑 펌프를 통해 상기 하나 이상의 에칭 가스들 및 상기 하나 이상의 증착 전구체들을 지향시키도록 구성되는, 상기 제 1 러핑 펌프;
제 2 러핑 펌프;
터보분자 펌프로서, 상기 터보분자 펌프는 상기 제 1 러핑 펌프 및 상기 제 2 러핑 펌프 중 하나 또는 모두와 유체로 연통하는, 상기 터보분자 펌프; 및
상기 프로세싱 챔버와 유체로 연통하고 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 하나 이상의 에칭 가스들 및 상기 하나 이상의 증착 전구체들을 수용하도록 구성된 포어라인 (foreline)을 포함하는, 상기 진공 펌프 시스템; 및
상기 증착 전구체 전달 시스템과 유체로 연통하는 방향 전환 라인으로서, 상기 방향 전환 라인은 상기 증착 전구체 전달 시스템으로부터 상기 제 2 러핑 펌프를 통해 증착 사이클에서 사용되지 않은 증착 전구체들을 방향 전환하도록 구성되는, 상기 방향 전환 라인을 포함하는, 장치.
processing chamber;
An etching gas delivery system configured to introduce one or more etching gases into the processing chamber;
A deposition precursor delivery system configured to introduce one or more deposition precursors into the processing chamber;
A vacuum pump system in fluid communication with the processing chamber, wherein the vacuum pump system:
As a first roughing pump, the vacuum pump system is configured to direct the one or more etching gases and the one or more deposition precursors through the first roughing pump;
2nd roughing pump;
A turbomolecular pump, wherein the turbomolecular pump is in fluid communication with one or both of the first roughing pump and the second roughing pump; and
a vacuum pump system comprising a foreline in fluid communication with the processing chamber and configured to receive the one or more etching gases and the one or more deposition precursors from the processing chamber; and
A device comprising a diversion line in fluid communication with the deposition precursor delivery system, the diversion line configured to divert deposition precursors not used in a deposition cycle from the deposition precursor delivery system through the second roughing pump.
제 5 항에 있어서,
상기 하나 이상의 에칭 가스들은 브롬화수소 (HBr) 를 포함하고 상기 하나 이상의 증착 전구체들은 아미노-실란 전구체를 포함하는, 장치.
In paragraph 5,
A device wherein said one or more etching gases comprise hydrogen bromide (HBr) and said one or more deposition precursors comprise an amino-silane precursor.
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